面试 Redis 八股文十问十答第二期

作者：程序员小白条，个人博客

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1）redis 一般都用在什么场景？

Redis（Remote Dictionary Server）通常用于以下场景：

缓存： Redis 可以作为缓存存储数据，可以帮助加速访问频繁的数据，减轻后端数据库的压力。
会话缓存： 用于存储用户的会话信息，可以帮助实现分布式会话管理，提高系统的扩展性和性能。
消息队列： Redis 的发布/订阅功能和列表数据类型可以用于实现简单的消息队列，用于解耦和异步处理任务。
计数器： Redis 的计数器功能可以用于实现各种计数场景，如网站访问量统计、点赞数统计等。
实时排行榜： Redis 的有序集合数据类型可以用于实现实时排行榜功能，如热门商品排行、热门搜索排行等。
分布式锁： Redis 的分布式锁功能可以用于实现分布式系统中的并发控制，确保多个客户端对共享资源的安全访问。

2）redis 为什么这么快？

Redis 之所以快速，主要有以下几个方面的原因：

内存存储： Redis 将数据存储在内存中，读写速度非常快，因为内存的访问速度比磁盘快得多。
单线程模型： Redis 使用单线程模型，避免了多线程之间的线程切换开销和锁竞争，提高了处理请求的效率。
非阻塞 I/O： Redis 使用了非阻塞 I/O 多路复用机制，通过一个线程来管理多个客户端连接，减少了网络 I/O 的开销。
高效的数据结构： Redis 提供了丰富的数据结构，如字符串、列表、哈希表、集合、有序集合等，可以更加高效地存储和操作数据。

3）redis 为什么要设计成单线程？6.0 不是变成多线程了吗？

Redis 最初设计为单线程的主要原因是为了简化实现和提高性能。单线程模型避免了多线程之间的线程切换开销和锁竞争，同时利用了操作系统的非阻塞 I/O 多路复用机制，提高了处理请求的效率。

在 Redis 6.0 中引入了多线程支持，主要是为了充分利用多核处理器的性能。但是这并不意味着 Redis 的设计变成了多线程。多线程模型在某些场景下可能会提高并发能力，但也增加了复杂性和风险，比如线程间的同步与通信、锁竞争等问题。因此，Redis 6.0 仍然采用了单线程和多进程的混合模型，其中单线程处理网络 I/O 和协议解析，而后端任务通过多个线程执行，这样既保留了单线程模型的优势，又能充分利用多核处理器的性能。

4）redis 常见的数据类型有哪些？

Redis 支持多种数据类型，每种数据类型都有不同的特点和用途。常见的数据类型包括：

字符串（String）： 最基本的数据类型，可以存储字符串、整数或者浮点数。
哈希表（Hash）： 类似于字典，可以存储多个键值对，每个键值对都是一个字段和对应的值。
列表（List）： 类似于链表，可以存储多个有序的元素，支持头部和尾部的插入、删除操作。
集合（Set）： 类似于集合，可以存储多个不重复的元素，支持并集、交集、差集等操作。
有序集合（Sorted Set）： 类似于有序集合，可以存储多个元素，并为每个元素分配一个分数，元素根据分数排序。

5）详细说说 redis 跳表的实现？

Redis 中的跳表（Skip List）是一种有序数据结构，可以用来实现有序集合（Sorted Set）。跳表通过在原始链表的基础上添加多层索引，以提高查找效率。

跳表的实现主要包括以下几个步骤：

节点结构： 跳表中的每个节点包含多个指针，指向同一层中下一个节点和下一层中相同位置的节点。
头部节点： 跳表有一个头部节点，它不存储任何数据，只作为入口节点。
层级索引： 跳表中的每个节点都可能有多个层级索引，每个层级索引都是一个链表节点，它指向下一个节点。
插入操作： 在插入新元素时，需要按照一定的规则确定元素应该插入的层级，然后更新相应的索引。
删除操作： 删除元素时，需要找到对应的节点并删除，同时更新索引。
查找操作： 通过跳表的索引结构，可以快速定位到待查找元素的大致位置，然后在对应层级的链表中进行查找。

跳表的时间复杂度为 O(log n)，与平衡二叉树的性能相当，但实现起来比较简单，并且不需要像平衡二叉树那样复杂的平衡操作。

6）redis 的 hash 可以详细讲讲吗？

Redis 的哈希表（Hash）是一种类似于字典的数据结构，可以存储多个键值对，每个键值对都是一个字段和对应的值。Redis 的哈希表支持以下操作：

添加字段（HSET）： 将指定字段的值设置为指定的值。
获取字段值（HGET）： 获取指定字段的值。
删除字段（HDEL）： 删除指定字段。
判断字段是否存在（HEXISTS）： 判断指定字段是否存在。
获取所有字段（HKEYS）： 获取哈希表中的所有字段。
获取所有值（HVALS）： 获取哈希表中的所有值。

哈希表在 Redis 中的内部实现使用了类似于字典的结构，具体来说，它使用了哈希表和链表相结合的方式来实现，其中哈希表用于快速查找字段，链表用于解决哈希冲突。在 Redis 中，哈希表的扩容操作采用了渐进式 rehash 策略，即在扩容过程中仍然可以对哈希表进行读写操作，减少了扩容过程的阻塞时间。

7）redis 和 memcached 有什么区别？

数据类型支持： Redis支持更丰富的数据类型，如字符串、哈希、列表、集合、有序集合等，而Memcached只支持简单的键值对存储。
持久化： Redis支持持久化，可以将数据保存到磁盘上，而Memcached不支持持久化。
数据复杂度： Redis对于更复杂的数据处理（如排序、范围查找等）更友好，而Memcached更适合简单的键值缓存。
内存管理： Redis采用多种内存管理技术，可以更灵活地控制内存的使用，而Memcached的内存管理相对简单。

8）redis 可以实现事务吗？

是的，Redis 支持事务。Redis 的事务通过 MULTI、EXEC、WATCH、DISCARD 等命令实现。在事务中，客户端可以将多个命令组合在一起，然后一次性发送给 Redis 服务器执行。Redis 在执行事务期间会将命令序列化，保证事务的原子性。如果在 EXEC 执行之前，有被 WATCH 监控的键发生了变化，那么事务将被打断。