【Java面试题】框架篇—

文章目录

- - Redis的使用场景
  - Redis支持的数据类型
  - 如何在Redis中实现分布式锁
  - Redis和Mysql的事务有什么区别？
  - Redis缓存穿透如何解决？
  - Redis缓存雪崩如何解决？
  - 什么是缓存击穿，如何解决？
  - Redis是单线程模式的，为什么还那么快？
  - Redis数据持久化的方式？
  - Redis中分布式锁的特征有哪些？

Redis的使用场景

Redis是一种高性能的内存键值存储数据库，常用于以下场景：

1. 缓存：Redis可以作为缓存系统使用，将常用的数据缓存到内存中，提高访问速度。例如，可以将热点数据、频繁访问的数据等缓存到Redis中，减少对后端数据库的访问压力。

2. 消息队列：Redis支持发布-订阅模式，可以作为轻量级的消息队列使用。例如，可以将用户提交的消息、网站的注册验证信息等发布到Redis中，并通过订阅机制进行处理。

3. 计数器：Redis提供了原子性的操作，可以用于实现计数器功能。例如，可以使用Redis的incr命令对某个键进行自增操作，实现访问次数统计等功能。

4. 排行榜：Redis可以作为排行榜系统使用，支持对不同维度的数据进行排名和统计。例如，可以使用有序集合(sorted set)类型存储用户的积分、点赞数、评论数等信息，并通过分页查询等方式实现排行榜功能。

5. 分布式锁：Redis提供了分布式锁的功能，可以用于实现分布式系统中的互斥操作。例如，在多个进程或线程同时访问同一个资源时，可以使用Redis的setnx命令获取分布式锁，保证只有一个进程或线程能够访问该资源。

6.基于Redis实现共享session

总之，Redis具有高性能、高可用性、易扩展性等特点，适用于各种需要快速读写数据的场景。

Redis支持的数据类型

Redis是一种高性能的内存键值存储数据库，支持多种数据类型。以下是Redis中的五种基本数据类型：

1. 字符串(String)：字符串是Redis中最简单的数据类型，可以存储任何二进制数据，包括文本、图片、音频等。字符串类型的值最大可存储512MB。

2. 列表(List)：列表是一个双向链表结构，可以快速地在头部和尾部进行插入和删除操作。列表内部的元素是字符串类型。

3. 集合(Set)：集合是无序的、不重复的元素集合，支持交、并、差集等操作。集合内部的元素是字符串类型。

4. 有序集合(Sorted Set)：有序集合是集合的一种特殊形式，每个成员都与一个分数相关联，可以按分数从小到大排序。有序集合内部的元素同样是字符串类型。

5. 哈希表(Hash)：哈希表是一种键值对映射的数据结构，支持添加、删除、查询等操作。哈希表内部的键和值都是字符串类型。

这些基本数据类型提供了Redis最基本的存储和处理能力，同时也支持一些高级的数据类型，如位图、HyperLogLog等，可以满足不同场景下的需求。

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如何在Redis中实现分布式锁

在Redis中实现分布式锁通常有两种方式：使用Redis的setnx命令和使用Redis的分布式锁框架。

1. 使用Redis的setnx命令实现分布式锁

使用setnx命令可以在Redis中实现一个简单的分布式锁，具体步骤如下：

(1)客户端向Redis发送加锁请求，使用SETNX命令将一个特定的键值对设置到Redis中，如果该键不存在，则表示获取到了锁；

(2)如果获取到了锁，客户端执行业务逻辑；

(3)客户端执行完业务逻辑后，使用DEL命令删除之前设置的键值对，释放锁。

需要注意的是，使用setnx命令实现分布式锁时，需要考虑以下几点：

如果多个客户端同时发送加锁请求，只有一个客户端能够成功获取到锁；
如果某个客户端崩溃或意外退出，其他客户端仍然可以继续访问共享资源；
如果需要过期时间，可以使用EXPIRE命令设置键的过期时间。
1. 使用Redis的分布式锁框架实现分布式锁

除了使用setnx命令外，还可以使用一些开源的Redis分布式锁框架来实现分布式锁。常见的Redis分布式锁框架包括Redisson、Jedis、Lettuce等。这些框架都提供了简单易用的API接口，可以方便地实现分布式锁的功能。

以Redisson为例，使用Redisson实现分布式锁的步骤如下：

(1)引入Redisson依赖；

(2)创建RedissonClient对象；

(3)使用RLock接口获取分布式锁；

(4)执行业务逻辑；

(5)使用Unlock接口释放锁。

需要注意的是，不同的Redis分布式锁框架可能有不同的使用方法和实现细节，具体使用方法需要参考相应的文档说明。

Redis和Mysql的事务有什么区别？

Redis和Mysql是两种不同的数据库类型，它们在事务处理方面有以下区别：

1. 事务的原子性不同：Redis使用基于命令的事务模型，即每个命令被视为一个单独的事务。如果一个命令执行失败，整个事务将被回滚。而Mysql使用基于表的事务模型，即所有对数据库的操作都被视为一个事务。如果一个操作失败，整个事务将被回滚。

2. 隔离级别不同：Redis支持读写锁和单例模式等隔离级别，可以根据实际需求进行选择。而Mysql支持四个隔离级别：未提交读(READ UNCOMMITTED)、已提交读(READ COMMITTED)、可重复读(REPEATABLE READ)和串行化(SERIALIZABLE)。

3. 持久化方式不同：Redis通常不需要持久化，因为它是一种内存数据库。而Mysql需要通过定期备份或日志来保证数据的持久性。

4. 事务处理的复杂性不同：由于Redis是基于命令的事务模型，因此它的事务处理相对简单。而Mysql的事务处理较为复杂，需要考虑多个数据表之间的关系以及锁定机制等因素。

总之，Redis和Mysql在事务处理方面有一些不同之处，具体使用哪种数据库应该根据实际需求来选择。如果需要高并发、低延迟的应用场景，可以考虑使用Redis;如果需要支持复杂的事务处理和高可靠性的数据存储，可以使用Mysql。

Redis缓存穿透如何解决？

Redis 缓存穿透是指查询缓存和数据库中都不存在的数据，但是访问了该数据所在的数据库，导致大量请求直接打到数据库上，使得数据库负载过高，甚至宕机。为了解决这个问题，可以采用以下几种方法：

布隆过滤器(Bloom Filter)：布隆过滤器是一种空间效率极高的随机数据结构，它能快速判断一个元素是否可能存在于集合中。可以将 Bloom Filter 与 Redis 缓存一起使用，当请求的数据在 Redis 缓存中不存在时，先去查询数据库，如果查询结果为空，则将数据写入 Redis 缓存中并返回空对象；如果查询结果不为空，则直接返回查询结果。这样可以有效地避免缓存穿透问题。
缓存空对象：当请求的数据在 Redis 缓存中不存在时，可以直接返回一个空对象，而不是一个空字符串或者 null。这样可以保证代码的健壮性，并且不会对后续的业务造成影响。
设置短期过期时间：对于一些高频率访问的数据，可以设置较短的过期时间，这样即使缓存未命中，也不会一直占用缓存空间。同时，当缓存中的数据发生变化时，需要及时更新缓存。
使用互斥锁：当多个线程同时访问同一个数据时，可能会出现缓存穿透的问题。可以使用互斥锁来避免这种情况的发生。当一个线程要访问某个数据时，首先获取互斥锁，然后查询数据库并将数据存入 Redis 缓存中。如果查询结果为空，则释放互斥锁并返回空对象；否则将数据存入 Redis 缓存中并继续处理其他请求。

总之，Redis 缓存穿透是一个常见的问题，可以通过布隆过滤器、缓存空对象、设置短期过期时间和使用互斥锁等方法来解决。需要根据具体情况选择合适的方法来应对不同的场景。

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关于缓存穿透、雪崩、击穿问题可参考链接：https://juejin.cn/post/7185923117611483196

Redis缓存雪崩如何解决？

Redis缓存雪崩是指在某个时间点，缓存中大量数据同时失效，导致请求直接打到数据库上，使得数据库负载过高，甚至宕机。为了解决这个问题，可以采用以下几种方法：

设置热点数据永不过期：对于业务访问频率较高的数据，可以设置永不过期，这样即使缓存失效，也不会对业务造成太大的影响。
分布式锁控制：使用分布式锁来控制缓存的访问和更新操作，避免多个线程同时操作同一个缓存，导致缓存雪崩。当一个线程要访问某个数据时，首先获取分布式锁，然后查询数据库并将数据存入缓存中；释放分布式锁并返回结果。
缓存预热：在系统启动时，可以将一些热点数据预先加载到缓存中，并设置较长的过期时间。这样可以避免在系统正式运行时出现缓存雪崩的情况。
Redis集群：使用 Redis 集群来分散缓存的访问压力，提高系统的可用性和稳定性。Redis 集群可以将缓存数据分片存储在多个节点上，避免单点故障和缓存雪崩的问题。
数据分区：将数据按照一定的规则进行分区，每个分区的数据独立存储，互不干扰。这样即使某个分区的数据失效，也不会影响其他分区的使用。

总之，Redis缓存雪崩是一个常见的问题，可以通过设置热点数据永不过期、使用分布式锁、缓存预热、Redis集群和数据分区等方法来解决。需要根据具体情况选择合适的方法来应对不同的场景。

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什么是缓存击穿，如何解决？

缓存击穿也称为热Key问题是指在 Redis 中，Redis中一个热点key在失效的同时，大量的请求过来，从而会全部到达数据库，压垮数据库。

解决方案：

1.互斥锁：线程1先发来请求，并且获取到了互斥锁。这时线程1就可以去查询数据库，接着将查询到的数据缓存到redis中，最后记得释放锁，不然以后别的线程无法访问数据库。如果在线程1获取互斥锁成功并且还未重建缓存、释放互斥锁的时候，线程2的请求到达，那么线程2无法在redis中获取到缓存，无法获取到互斥锁，那么我们就让线程休眠一会，比方休眠50毫秒，再让线程2去查询缓存，如果还是查询不到，那么再重新休眠，再重新查询。

2.逻辑过期，意味着永不过期。缓存击穿问题产生的原因是某个热点key过期了，请求都打到数据库了，造成数据库压力过大。因此我们可以提前准备一个不过期的热点key （比如参加活动的商品），不设置它的过期时间，将这个key保存到redis中，这样理论上总能命中redis。那是怎么判断这个key逻辑上过期了？答案是这个key的value存储一个过期时间，我们判断这个key是否过期的依据，就是这个key的value保存的过期时间。

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Redis是单线程模式的，为什么还那么快？

Redis 之所以能够实现非常高的性能，主要是因为其采用了一些优秀的设计和技术，使得单线程的处理能力得到了极大的提升。

首先，Redis 采用了基于内存的数据存储方式，避免了磁盘 I/O 的开销，从而大大提高了数据的读写速度。同时，Redis 还采用了多种数据结构，如哈希表、有序集合等，这些数据结构的特殊性质也对性能有很大的影响。

其次，Redis 采用了异步非阻塞式的 I/O 模型，通过事件循环机制来处理客户端的请求和响应。这种模型可以避免由于网络连接等原因导致的阻塞和延迟，从而提高 Redis 的并发处理能力。

此外，Redis 还采用了一些优化策略，如使用多个 CPU 核心、使用多路复用技术、使用批量操作等，这些都可以帮助 Redis 提高性能。

总之，Redis 能够实现高性能的原因主要是因为其采用了基于内存的数据存储方式、异步非阻塞式的 I/O 模型、多种高效的数据结构和优化策略等多种因素的综合作用。

Redis数据持久化的方式？

Redis提供了两种持久化方式：RDB(Redis数据库)快照和AOF(Append-Only File)日志。

1. RDB持久化：

RDB持久化是将Redis内存中的数据集写入磁盘的一种方式。它可以在指定的时间间隔内自动执行，也可以手动执行。在执行RDB持久化时，Redis会将内存中的数据集转换为二进制文件，并将其保存到磁盘上。RDB持久化的优点是可以将内存中的数据集快速备份到磁盘上，缺点是可能会丢失最近一次操作的数据。

要启用RDB持久化，请在Redis配置文件中设置以下选项：

save 900 1
save 300 10
save 60 10000

上面的示例将每900秒执行一次完整的RDB快照，每300秒执行一次部分快照，每60秒执行一次增量快照。另外，您还可以使用BGSAVE命令手动执行RDB持久化。

1. AOF持久化：

AOF持久化是将Redis服务器对客户端的所有写操作记录到一个日志文件中的一种方式。当Redis服务器重启时，它会重新执行所有以前的写操作来重建数据集。AOF持久化的优点是可以保证数据的可靠性和一致性，缺点是可能会占用大量的磁盘空间。

要启用AOF持久化，请在Redis配置文件中设置以下选项：

appendonly yes
dir /var/lib/redis/aof
maxmemory-policy allkeys-lru
appendfsync always
save 300 10
save 60 10000

上面的示例将每个键的修改都添加到AOF文件中，并在每次写操作后保存当前时间戳和修改的数量。此外，还设置了最大内存策略、刷新策略和保存策略。

Redis中分布式锁的特征有哪些？

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实现分布式锁的方式：[https://juejin.cn/post/6936956908007850014