Redis学习笔记——进阶篇

一、Redis实现缓存

1.缓存实现方式

使用Redis做缓存有两种方式：直接通过RedisTemplate来使用、使用spring cache集成Redis

RedisTemplate

Spring Cache集成Redis

2.数据淘汰机制

前置知识点：key的生存时间和过期时间

volatile-lru 从已设置过期时间的数据集中挑选最近最少使用的数据淘汰
volatile-ttl 从已设置过期时间的数据集中挑选将要过期的数据淘汰
volatile-random从已设置过期时间的数据集中任意选择数据淘汰
allkeys-lru从所有数据集中挑选最近最少使用的数据淘汰
allkeys-random从所有数据集中任意选择数据进行淘汰
noeviction禁止驱逐数据

Redis中的淘汰机制（LRU和TTL）都是非精确算法实现的，主要从性能和可靠性上做平衡，所以并不是完全可靠，在了解Redis淘汰策略之后还应在平时多主动设置或更新key的expire时间，主动删除没有价值的数据，提升Redis整体性能和空间

二、缓存相关问题的预防和解决

1.缓存穿透

缓存穿透是指查询一个一不存在的数据，从缓存redis没有命中，需要从mysql数据库查询，查不到数据则不写入缓存，这将导致这个不存在的数据每次请求都要到数据库去查询，造成缓存穿透。

解决办法：
1.接口层增加校验，对传参进行校验，给key设置一些格式规则，滤掉不符合规则的Key；
2.缓存空值：如果查询数据库也为空，直接设置空值存放到缓存，这样第二次到缓冲中获取就有值了，而不会继续访问数据库。设置一个过期时间或者当有值的时候将缓存中的值替换掉即可。
3.BloomFilter（Redis-避免缓存穿透的利器之BloomFilter）

2.缓存击穿

本应该在缓存中的热点数据突然失效，大量请求打到服务器的数据库中。

解决办法：
1.设置数据永不过期
2.加互斥锁

3.缓存雪崩

数据未加载到缓存中，或者缓存同一时间大面积的失效，从而导致所有请求都去查数据库，CPU和内存负载过高，甚至宕机。

预防措施：
1.使用集群缓存。降低宕机概率。
2.在每一个缓存原有的过期时间基础上加一个随机值，比如1到5分钟，这样每一个缓存的过期时间的重复率就会降低，就很难引发集体失效的事件。
3.加阻塞队列，每次只有一个线程在执行请求，缺点也显而易见，会降低系统QPS。

消减措施：
1.二级缓存
2.降级+接口限速

三、Redis分布式锁——SETNX

SETNX是redis的一个命令，对应的操作是将 key 的值设为 value，当且仅当 key 不存在。若给定的 key 已经存在，则 SETNX 不做任何动作。
命令格式：

SETNX key value

返回整数，具体为

• 1，当 key 的值被设置
• 0，当 key 的值没被设置

使用 set key value [EX seconds][PX milliseconds][NX|XX] 命令实现分布式锁
Redis在 2.6.12 版本开始，为 SET 命令增加一系列选项：

SET key value[EX seconds][PX milliseconds][NX|XX]

• EX seconds: 设定过期时间，单位为秒
• PX milliseconds: 设定过期时间，单位为毫秒
• NX: 仅当key不存在时设置值
• XX: 仅当key存在时设置值

设置过期时间（避免获取到锁的客户端意外死掉锁得不到释放）
value设置为随机值，释放锁之前判断锁对应的value是不是自己设置的，如果是才去释放（避免错误释放别人设置的锁）

详细内容参考这篇博客：基于Redis的分布式锁实现

四、Redis数据类型底层实现

再来说一说Redis支持的几种数据类型的底层实现。

1.string-SDS

Redis是用C语言实现的，C语言中，字符串其实就是一个数组，但是Redis的字符串底层实现是SDS，动态字符串，结构如下：

SDS

将字符串长度保存到len字段，这样获取长度就不用想C语言的字符串去遍历一遍。
此外，SDS还有如下两个特点：
1.减少修改字符串时带来的内存重分配次数
free表示还没有使用的空间，用来做空间预分配和惰性空间释放。
2.二进制安全
字符串是否结束不是去判断空字符也就是'\0'，而是判断len，这样也保证了SDS的二进制安全，让其可以存图片、音频等文件。

2.zset-跳跃表

请参考Redis为什么用跳表而不用平衡树？

推荐文集：
Redis系列文章——合集