java中小型公司面试预习资料（二）：Redis

一、数据结构

1、基本数据类型

字符串（String）： 缓存、计数器（限流器）、分布式锁。
列表（List）： 消息队列、最新消息列表。
哈希（Hash）： 存储对象属性（如用户信息）。
集合（Set）： 去重（如点赞用户ID，抽奖的中奖名单）。
有序集合（Zset）： 排行榜、延迟队列（通过分数score排序）。

2、高级数据结构

地理位置（Geo）： 适合存储和查询具有地理位置信息的数据，如用户位置、附近的商家、地理围栏等。
基数统计（HyperLogLog）： 适合用于统计网站的 UV、独立 IP 数、用户访问量等场景。
位图（Bitmap）： 适合用于统计和分析大规模数据，例如用户的活跃情况、网站的访问情况、商品的销售情况等。

3、数据用法

计数器或限流器（String）：

// 初始化一个key，值为"0"的字符串
SET key 0
// 每当计数器增加/减少时，使用INCR/DECR命令对键的值进行递增操作。
INCR key 
// 使用GET命令来获取当前值。
GET key
//如果是限流操作，初始化时，EXPIRE设置有效期
SET key 0 EX 60

分布式锁（String）：

//设置一个唯一的键和值，并设置过期时间. value值可以存储一些获取到锁的宿主信息
SETNX lock_name value EX <lock_timeout>

简单消息队列（List）：
生产者：使用LPUSH命令将消息插入到List的左侧。
消费者：使用RPOP命令从List的右侧按顺序读取。
阻塞读取：BRPOP命令可以避免消费者在没有消息时不断轮询队列，该命令会阻塞直到有新消息到达。
保持列表长度：使用LTRIM命令设置List的范围，从而保持其长度不超过指定的大小。

二、高可用与集群

1、主从复制

一个主节点可以拥有多个从节点

2、哨兵（Sentinel）

多个sentinel组成sentinel集群（也可以一个）。sentinel是一个特殊模式的Redis服务器.

A.当主服务器超过用户设定的下线时长，则sentinel会从主服务器下的从服务器中挑选一条成为主服务器。
B.sentinel向其他所有从服务器发新的复制命令，让它们成为新的主服务器的从服务器，以实现故障转移。
C.sentinel会继续监视已下线的主服务器，当它重新上线将它设置为新的主服务器的从服务器。

领导Sentinel出现异常后通过选举模式选出新的领导Sentinel。

3、Cluster集群模式

客户端在向Redis Cluster发送命令时，只需要提供键名。Redis Cluster的节点会负责处理键到槽的映射和数据的路由。
哈希槽计算
计算键的CRC16值：
Redis使用CRC16算法来计算给定键的哈希值。

确定槽：
将计算出的CRC16哈希值对16384取模，得到的结果就是键应该被分配到的槽（slot）编号。

键到槽的映射：
根据这个槽编号，Redis Cluster知道将这个键存储在哪个节点上。
例如，如果某个键的CRC16值为5000，那么该键将被分配到槽编号为5000 % 16384 = 5000的槽上。

自动迁移
由于键到槽的映射是在服务器端完成的，因此当集群中的节点发生变化(如节点故障或增加新节点)时，Redis Cluster能够自动迁移数据以保持数据的完整性和可用性。

性能优化
优化数据分布和查询性能。例如，设计键名时可以考虑如何分布它们以避免热点问题（即某些节点因为某些特定模式的键而承受过多的负载）。总之，键到槽的映射是在Redis Cluster的服务器端进行的，客户端只需要发送完整的命令和键名即可。这种设计使得Redis Cluster既保持了高性能又易于管理。

三、持久化机制

1、RDB（快照）

原理：定时生成内存数据的二进制快照文件。
优点：恢复速度快，适合备份。
缺点：可能丢失最后一次快照后的数据。

2、AOF（追加日志）

原理：记录所有写操作命令，重启时重放日志。
优点：数据丢失风险低。
缺点：文件体积大，恢复速度慢。

3、混合模式（Redis 4.0+）

结合RDB和AOF，先加载RDB快照，再重放AOF增量日志。

四、缓存问题与事物

缓存穿透
现象：大量请求查询不存在的key，绕过缓存直接访问数据库。
解决：布隆过滤器拦截非法请求、缓存空值。

缓存击穿
现象：热点key过期后，高并发请求直接击穿到数据库。
解决：互斥锁（如SETNX）、永不过期策略+异步更新。

缓存雪崩
现象：大量key同时过期，导致数据库负载激增。
解决：随机过期时间、多级缓存（如本地缓存+Redis）。

事务
命令：MULTI（开启事务）、EXEC（执行）、WATCH（监控key）。
原子性：事务中的命令要么全部执行，要么全部不执行，但不支持回滚。