八月份,我不自量力的面试了某大厂的 Java 开发岗位,迎面走来一位风尘仆仆的中年男子,手里拿着屏幕还亮着的 Mac。他冲着我礼貌的笑了笑,然后说了句“不好意思,让你久等了”,然后示意我坐下,说:“我们开始吧,看了你的简历,觉得你对 Redis 应该掌握的不错,我们今天就来讨论下 Redis……”。我想:“来就来,兵来将挡水来土掩”。

Redis 是什么

面试官:你先来说下 Redis 是什么吧!

我:(这不就是总结下 Redis 的定义和特点嘛)Redis 是 C 语言开发的一个开源的(遵从 BSD 协议)高性能键值对(key-value)的内存数据库,可以用作数据库、缓存、消息中间件等。

它是一种 NoSQL(not-only sql,泛指非关系型数据库)的数据库。

我顿了一下,接着说,Redis 作为一个内存数据库:

        
  •  性能优秀,数据在内存中,读写速度非常快,支持并发 10W QPS。
  •    单进程单线程,是线程安全的,采用 IO 多路复用机制。    
  • 丰富的数据类型,支持字符串(strings)、散列(hashes)、列表(lists)、集合(sets)、有序集合(sorted sets)等。    

  • 支持数据持久化。

    可以将内存中数据保存在磁盘中,重启时加载。    

  • 主从复制,哨兵,高可用。    

  • 可以用作分布式锁。

  •     

    可以作为消息中间件使用,支持发布订阅。

        

五种数据类型

面试官:总结的不错,看来是早有准备啊。刚来听你提到 Redis 支持五种数据类型,那你能简单说下这五种数据类型吗?

我:当然可以,但是在说之前,我觉得有必要先来了解下 Redis 内部内存管理是如何描述这 5 种数据类型的。

说着,我拿着笔给面试官画了一张图:

我:首先 Redis 内部使用一个 redisObject 对象来表示所有的 key 和 value。

redisObject 最主要的信息如上图所示:type 表示一个 value 对象具体是何种数据类型,encoding 是不同数据类型在 Redis 内部的存储方式。

比如:type=string 表示 value 存储的是一个普通字符串,那么 encoding 可以是 raw 或者 int。

我顿了一下,接着说,下面我简单说下 5 种数据类型:

①String 是 Redis 最基本的类型,可以理解成与 Memcached 一模一样的类型,一个 Key 对应一个 Value。Value 不仅是 String,也可以是数字。

String 类型是二进制安全的,意思是 Redis 的 String 类型可以包含任何数据,比如 jpg 图片或者序列化的对象。String 类型的值最大能存储 512M。

②Hash 是一个键值(key-value)的集合。Redis 的 Hash 是一个 String 的 Key 和 Value 的映射表,Hash 特别适合存储对象。常用命令:hget,hset,hgetall 等。

③List 列表是简单的字符串列表,按照插入顺序排序。可以添加一个元素到列表的头部(左边)或者尾部(右边) 常用命令:lpush、rpush、lpop、rpop、lrange(获取列表片段)等。

应用场景:List 应用场景非常多,也是 Redis 最重要的数据结构之一,比如 Twitter 的关注列表,粉丝列表都可以用 List 结构来实现。

数据结构:List 就是链表,可以用来当消息队列用。Redis 提供了 List 的 Push 和 Pop 操作,还提供了操作某一段的 API,可以直接查询或者删除某一段的元素。

实现方式:Redis List 的是实现是一个双向链表,既可以支持反向查找和遍历,更方便操作,不过带来了额外的内存开销。

④Set 是 String 类型的无序集合。集合是通过 hashtable 实现的。Set 中的元素是没有顺序的,而且是没有重复的。常用命令:sdd、spop、smembers、sunion 等。

应用场景:Redis Set 对外提供的功能和 List 一样是一个列表,特殊之处在于 Set 是自动去重的,而且 Set 提供了判断某个成员是否在一个 Set 集合中。

⑤Zset 和 Set 一样是 String 类型元素的集合,且不允许重复的元素。常用命令:zadd、zrange、zrem、zcard 等。

使用场景:Sorted Set 可以通过用户额外提供一个优先级(score)的参数来为成员排序,并且是插入有序的,即自动排序。

当你需要一个有序的并且不重复的集合列表,那么可以选择 Sorted Set 结构。

和 Set 相比,Sorted Set 关联了一个 Double 类型权重的参数 Score,使得集合中的元素能够按照 Score 进行有序排列,Redis 正是通过分数来为集合中的成员进行从小到大的排序。

实现方式:Redis Sorted Set 的内部使用 HashMap 和跳跃表(skipList)来保证数据的存储和有序,HashMap 里放的是成员到 Score 的映射。

而跳跃表里存放的是所有的成员,排序依据是 HashMap 里存的 Score,使用跳跃表的结构可以获得比较高的查找效率,并且在实现上比较简单。

数据类型应用场景总结:

接下来就是连环炮式提问,越问越深(⊙o⊙),不免紧张了起来。    

  • Redis 缓存你是怎么使用的?    

  • 实际项目中使用缓存会遇到哪些问题?    

  • Redis 缓存血崩、缓存穿透、缓存击穿的区别?

  •  Redis 多线程模型?
  •  Redis 和 Memcached 的区别?
  •   Redis 的持久化机制?    
  • Redis 持久化机制 AOF 和 RDB 有哪些不同之处?    

  • Redis 主从复制原理?    

  • Redis 主从复制如何保证数据一致性?    

  • Redis 数据同步原理?    

  • Redis 主从复制会存在哪些问题?解决方案是?    

  • 缓存的更新策略有几种?分别有什么注意事项?    

  • 请介绍几个可能导致 Redis 阻塞的原因    

  • Redis 集群架构模式有哪几种?    

  • Redis 集群最大节点个数是多少?    

  • Redis 集群的主从复制模型是怎样的?    

  • 请介绍一下 Redis 集群实现方案

  •   Redis 集群会有写操作丢失吗?为什么?
  •    Redis 慢查询是什么?通过什么配置?
        

最终全部回答完后,面试官看了我一眼,看来你对 Redis 了解的很透彻啊,那接下来我们再约一下时间谈谈 JVM 性能优化、高并发应用场景解决方案。

由于文章篇幅限制不能全部展示,这里只是展示的一部分 Redis 相关的面试题集,一部分解析,更多的 Redis 面试整理解析可以看整理的《大厂 Redis 高频面试 75 题解析文档》,有需要的小伙伴仅需添加小助  戳此传送门   即可获取免费下载方式!

Redis 缓存

Redis 实现分布式锁

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