面试系列 - Redis使用详解

目录

一、Redis的数据结构

二、Redis事务

1. 开启事务：MULTI

2. 添加事务命令

3. 执行事务：EXEC

4. 回滚事务：DISCARD

5. 事务中的错误处理

6. 监视键：WATCH

7. 返回值

8. 嵌套事务

9. 实例

三、redis 分布式锁如何实现

1、基于Redis的分布式锁实现步骤：

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Redis（Remote Dictionary Server）是一个高性能的开源键值存储数据库。它以键值对的形式存储数据，并提供了丰富的数据结构和操作，使其不仅可以用作缓存服务器，还可以用于消息队列、分布式锁、实时统计等各种用途。

一、Redis的数据结构

Redis支持多种数据结构，包括字符串、列表、集合、散列（哈希表）、有序集合和位图等。你可以根据需要选择合适的数据结构。

• 字符串（String）：可以存储文本或二进制数据。
• 列表（List）：有序的字符串元素列表，可以进行插入、删除和切片操作。
• 集合（Set）：无序的唯一字符串集合，支持交集、并集和差集等操作。
• 散列（Hash）：键值对的无序集合，适合存储对象属性。
• 有序集合（Sorted Set）：类似于集合，但每个元素都有一个分数，用于排序。
• 位图（Bitmap）：可以用于位操作，例如计算用户的在线状态。

二、Redis事务

Redis支持事务，事务允许你将一系列命令打包成一个单一的操作单元，要么全部执行成功，要么全部回滚。在Redis中，事务的实现是通过MULTI、EXEC、DISCARD和WATCH等命令来完成的。

1. 开启事务：MULTI

事务开始于MULTI命令的执行，该命令表示接下来的一系列命令将被打包成一个事务。在MULTI执行后，Redis进入了事务模式，此时不会立即执行事务命令，而是将它们排队等待执行。

2. 添加事务命令

在MULTI之后，你可以依次添加多个命令，这些命令会被放入一个事务队列中，但不会立即执行。

3. 执行事务：EXEC

一旦你添加了所有要执行的命令，使用EXEC命令来执行整个事务。当EXEC执行时，Redis会按照命令添加的顺序依次执行它们。如果某个命令执行失败，整个事务将被回滚，即不会有任何命令被执行。

4. 回滚事务：DISCARD

如果在事务执行之前，你意识到需要取消这个事务，可以使用DISCARD命令来回滚整个事务。这将取消所有已添加的命令。

5. 事务中的错误处理

在Redis事务中，如果某个命令执行失败，不会影响其他命令的执行。事务会继续执行余下的命令，但最终结果是不会提交的，即所有命令都不会应用到数据上。

6. 监视键：WATCH

Redis的WATCH命令用于监视一个或多个键，如果在执行EXEC之前，被监视的键发生了变化，事务将被取消。WATCH命令可以用来实现乐观锁，确保在事务执行期间数据没有被其他客户端修改。

7. 返回值

EXEC命令的返回值是一个包含事务中每个命令的执行结果的列表。如果事务被回滚（例如，其中一个命令执行失败或被监视的键发生了变化），EXEC将返回一个空列表。

8. 嵌套事务

Redis不支持嵌套事务。如果在一个事务中执行了MULTI命令，那么在该事务执行完之前，不能再次执行MULTI命令。

9. 实例

下面是一个使用Redis事务的Java示例代码：

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
import org.springframework.stereotype.Service;

@Service
public class TransactionService {

    @Autowired
    private RedisTemplate redisTemplate;

    public void performTransaction(String key1, String key2) {
        redisTemplate.multi(); // 开启事务
        redisTemplate.opsForValue().set(key1, "value1");
        redisTemplate.opsForValue().get(key2);
        redisTemplate.exec(); // 执行事务
    }
}

在上面的示例中，我们使用Spring Data Redis来执行Redis事务。首先，我们通过调用multi()方法开启一个事务，然后添加多个命令，最后通过exec()方法执行事务。

Redis事务是一种强大的工具，可以用于确保多个命令的原子性操作。但需要注意的是，Redis事务不同于传统数据库事务，不支持回滚到保存点（savepoint），因此在使用事务时要谨慎考虑原子性需求。

三、redis 分布式锁如何实现

在Redis中实现分布式锁是一种常见的用例，用于确保多个客户端在分布式环境中对共享资源的访问互斥。这里有一种简单的方法可以实现分布式锁：

1、基于Redis的分布式锁实现步骤：

1. 获取锁：当一个客户端想要获得锁时，它可以使用Redis的SET命令来设置一个带有过期时间的键（锁）。只有一个客户端能够成功设置这个键，其他客户端会失败。

       SET lock_key unique_identifier NX PX lock_timeout

• lock_key：锁的键名，可以是唯一的。
• unique_identifier：客户端标识符，用于区分不同的客户端。
• NX：表示只有在键不存在时才能设置成功。
• PX：设置锁的过期时间，以毫秒为单位，确保锁在一定时间后会自动释放。
• lock_timeout：锁的超时时间，一般设置为合理的值，以防止客户端异常而没有释放锁。

 2. 释放锁：当客户端完成工作或不再需要锁时，可以使用DEL命令来删除锁。

DEL lock_key

Java示例：

以下是一个使用Java和Spring Data Redis实现分布式锁的示例代码：

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.data.redis.core.StringRedisTemplate;
import org.springframework.stereotype.Component;

@Component
public class DistributedLock {

    @Autowired
    private StringRedisTemplate redisTemplate;

    public boolean acquireLock(String lockKey, String clientId, long lockTimeout) {
        // 使用SET命令尝试获取锁
        Boolean isLocked = redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(lockKey, clientId);
        
        // 如果成功获得锁，设置过期时间
        if (isLocked != null && isLocked) {
            redisTemplate.expire(lockKey, lockTimeout, TimeUnit.MILLISECONDS);
            return true;
        }
        
        return false;
    }

    public void releaseLock(String lockKey, String clientId) {
        // 首先验证锁是否仍然属于客户端
        String currentLockOwner = redisTemplate.opsForValue().get(lockKey);
        if (clientId.equals(currentLockOwner)) {
            // 删除锁
            redisTemplate.delete(lockKey);
        }
    }
}

在上述代码中，acquireLock方法尝试获取锁，releaseLock方法释放锁。在acquireLock方法中，我们使用setIfAbsent命令来尝试设置锁。如果成功获得锁，我们设置了过期时间以确保锁会自动释放。

需要注意的是，这个简单的实现仍然存在一些问题，如无法处理锁的续租、不可重入等情况。在实际应用中，你可能需要更复杂的锁实现或使用现成的分布式锁库，如Redlock或Curator。这些库提供了更多的功能和保护机制，以确保分布式锁的可靠性和性能。