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Java面试八股—Redis篇

news 来源：原创 2025/8/15 17:25:50

一、Redis的使用场景

（一）缓存

1.Redis使用场景缓存

场景：缓存热点数据（如用户信息、商品详情），减少数据库访问压力，提升响应速度。

2.缓存穿透

正常的访问是：根据ID查询文章，先查Redis，如果Redis中命中，返回结果；Redis查不到，查DB，DB查询到结构，返回（返回之前数据存储到Redis）。

缓存穿透是什么？
缓存穿透是大量请求访问缓存和数据库中都不存在的数据（如非法ID或随机攻击），导致请求穿透缓存直接打到数据库，mysql查询不到数据也不会直接写入缓存，每次请求都查数据库，引发数据库压力

简单回答：查询不存在的数据，mysql查询不到数据也不会直接写入缓存，导致请求穿透缓存直接打到数据库。

3.缓存穿透解决方案

（1）方案一：缓存空值。

①缓存空数据，查询返回的数据为空，仍把这个空结果进行缓存，设置较短的过期时间。
②优点：简单。
③缺点：消耗内存，可能会发生不一致的问题。

（2）方案二：布隆过滤器

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①缓存预热时，需要将布隆过滤器给初始化。例如有一批热点数据，先将这些热点数据批量添加到缓存中，与此同时，要将这些热点数据添加到布隆过滤器中。
②布隆过滤器依靠位图（bitmap）：相当于是一个以（bit）位为单位的数组，数组中每个单元只能存储二进制数0或1。
③布隆过滤器作用：可以用于检索一个元素是否在一个集合中。
④布隆过滤器存储数据和查询数据，初始的bitmap中数组中都是0。
存储数据时：假设存储id=1的数据，通过多个hash函数获取hash值，根据hash计算数组的对应位置，将对应位置0改为1。
查询数据时：使用相同hash函数获取hash值，判断对应位置是否都为1。
⑤布隆过滤器存在误判。查询数据时，根据hash函数获取hash值时，可能出现重叠，也就是误判，明明不存在的数据，被误判存在。
误判率：数组越小误判率越大；数组越大误判率越小，但是同时带来了更多的内存消耗。误判不可能不存在，一般设置误判率为0.05（5%）。
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⑥优点：内存占用较少，没有多余的key
⑦缺点：实现复杂，存在误判。
⑧布隆过滤器实现方案：Redisson或Guava。

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4.缓存击穿

缓存击穿定义：当某一个key设置了过期时间，当key过期的时候，恰好这时间点对这个key有大量的并发请求过来，这些请求发现缓存过期，一般都会从后端 DB 加载数据并回设到缓存，这个时候大并发的请求可能会瞬间把 DB 压垮。

5.缓存击穿解决方案

（1）方案一：互斥锁

假设有两个线程。
线程1查询缓存，未命中，缓存中没有查询需要的数据。接着获取互斥锁成功，线程1查询数据库，查询之后返回数据给缓存，重建缓存数据。将返回的数据写入缓存，最后释放锁。
线程2在线程1查询过程中也发起查询缓存，发现未命中，线程2尝试获取互斥锁但是失败。（线程1目前正获取互斥锁）线程2休眠一会儿后，再返回到发起查询缓存，进行不断的重试，直到线程1释放互斥锁，那么线程2就可以在查询缓存中，缓存命中，返回数据。

第一，可以使用互斥锁：当缓存失效时，不立即去load db，先使用如 Redis 的 SETNX 去设置一个互斥锁。当操作成功返回时，再进行 load db的操作并回设缓存，否则重试get缓存的方法。

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特点：确保数据的强一致性，但性能低，且有可能产生死锁的问题。

（2）方案二：逻辑过期

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第二种方案是设置当前key逻辑过期，大概思路如下：1) 在设置key的时候，设置一个过期时间字段一块存入缓存中，不给当前key设置过期时间；2) 当查询的时候，从redis取出数据后判断时间是否过期；3) 如果过期，则开通另外一个线程进行数据同步，当前线程正常返回数据，这个数据可能不是最新的。

特点：具有高可用性，性能比较高，但数据同步无法做到强一致，不能保证数据绝对一致。

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6.缓存雪崩

缓存雪崩是指在同一时段大量的缓存key同时失效或者Reids服务宕机，导致大量请求到达数据库，带来巨大压力。与缓存击穿的区别是：雪崩是很多key，而击穿是某一个key缓存。

7.缓存雪崩的解决方案

（1）方案一：给不同的key的TTL（失效时间）添加随机值

让不同的key的过期时间是不一样的就可以，例如可以在原有的失效时间上添加随机值。这样，每一个缓存的过期时间的重复率就会降低，就很难引发集体失效的事件。

（2）方案二：搭建Redis集群提高服务的可用性，例如哨兵模式、集群模式。

（3）方案三：给缓存业务添加降级限流策略，例如ngxin或spring cloud gateway。

（4）方案四：给业务添加多级缓存，例如Guava或Caffeine

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8.双写一致性

一定要设置前提，比如项目中要求一致性要求高，还是允许延迟一致，两者是不同的。

（1）定义

双写一致性：当修改了数据库的数据也要同时更新缓存的数据，缓存和数据库的数据要保持一致。由于数据库和缓存的读写操作可能并发执行，导致缓存与数据库不一致，Redis采取不同策略来解决该问题。
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读操作：缓存命中，直接返回数据；缓存未命中查询数据库，返回之前将数据写入缓存，设定该数据的过期时间。

（2）双写一致性问题原因

①先删除缓存，再操作数据库

并发读写冲突：
当更新操作（如先删缓存再更新数据库）和查询操作并发执行时，查询可能读取到旧数据并重新写入缓存，导致缓存与数据库不一致。
时序问题：更新操作删除缓存后，数据库尚未完成更新，此时查询将旧数据重新加载到缓存。
主从同步延迟：数据库主从同步需要时间，从库可能短暂存在旧数据，导致查询结果不一致。

正常情况下：
假设初始缓存=10，数据库=10；
线程1任务：对数据库进行更新操作，将数据库改为20。
线程2任务：查询数据。
线程1先删除缓存中存放的数据，现在缓存=空。然后线程1再去更新数据库，将其改为20；目前数据库=20，缓存=空。
在线程1更新完数据库后。线程2现在要进行查询操作。线程2查询缓存，未命中，再查询数据库，查到20，将20写入缓存。目前数据库=20，缓存=20，两者一致。
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冲突情况下：
假设初始缓存=10，数据库=10；
线程1任务：对数据库进行更新操作，将数据库改为20。
线程2任务：查询数据。
线程1先去删除缓存中的数据。数据库还没有进行更改。目前数据库=10，缓存=空。等线程1要去进行下一步更新数据库时。线程2来了。
线程2查询缓存未命中，缓存=空，接着线程2去查询数据库，发现数据库=10，线程2就将该数据写入缓存。目前数据库=10，缓存=10。
线程2执行完查询操作后，线程1接着来进行更新数据库操作，将数据库改为20。目前数据库=20，缓存=10。数据不一致了，无法满足双写一致性，出现了脏读。
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②先操作数据库，再删除缓存。
正常情况下：
假设初始缓存=10，数据库=10；
线程1任务：对数据库进行更新操作，将数据库改为20。
线程2任务：查询数据。
此时线程1先进行数据库操作，将数据库改为20，再删除缓存。目前数据库=20，缓存=空。
接着线程2在线程1删除缓存之后开始查询数据，查询缓存，未命中，去查询数据库得到20，接着写入缓存。目前数据库=20，缓存=20。两者一致。
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冲突情况下：
正常情况下：
假设初始缓存=10，数据库=10；
线程1任务：对数据库进行更新操作，将数据库改为20。
线程2任务：查询数据。
线程2先查询数据，查询缓存，但是并发情况下，可能该数据过期了，线程2缓存未命中，将去查询数据库，获得数据库=10；接着线程1开始更新数据库，数据库=20，再删除缓存，目前缓存=空；线程1执行完毕，线程2将查询到的数据库10写入缓存，那么此时缓存=10，数据库=20，双写不一致。

先删缓存 vs 先更新数据库：无论哪种顺序，在高并发场景下都可能因线程切换导致脏数据残留。

（3）双写一致性问题解决方案1—延迟双删

在写操作采用延迟双删

①延迟双删原理

先删除缓存，然后进行更新操作，修改数据库，更新操作完成后，延迟一定时间再次删除缓存。

②为什么要删除两次缓存？

先删除缓存，之后再删除一次缓存，就是为了降低脏数据出现。

③为什么要延时呢？

因为数据库主从同步需要时间，一般情况下数据库是主从模式的，是读写分离的，所以需要延时，让主节点把数据同步到从节点。

④延迟双删的实现方式

定时任务：通过 ScheduledExecutorService 的 schedule() 实现，指定时间延迟删除Redis中的缓存。
消息队列：在更新操作之后，设置一条删除Redis中指定缓存的延迟消息，通过发送该延迟消息触发二次删除。

⑤延迟双删的特点

优点：
1）性能高，由于读和写是并发的，性能很高。
2）实现简单：定时任务和消息队列实现都比较简单。
3）保证了数据最终一致性，最终数据是一致的。
缺点：
1）无法保证数据的强一致性，且延迟时间需根据业务调整：由于延迟删除缓存的时刻可能与数据更新完毕(主从同步之后)的时刻间隔了不少时间，在这期间数据的一致性无法保障。

⑥延迟双删使用的场景

允许短暂不一致但对性能要求较高的场景（如文章浏览量统计）。

（4）双写一致性问题解决方案2—读写锁机制

①读写锁原理

通过Redission提供的共享锁（读锁）和排他锁（写锁）控制并发。

②实现过程。

共享锁：对于删除缓存操作即读操作，加共享锁，允许多线程读，但阻塞写操作。直到删除缓存执行完之后，释放锁。
排他锁：对于更新操作即写操作，加排他锁，阻塞其他读写操作，直到更新缓存之后，解锁。
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③特点

优点：
1）强一致性保障。
缺点：
1）性能较低。

④使用场景

适用于对一致性要求极高但并发量适中的场景。

（5）异步消息队列（MQ/Canal）

①MQ异步通知原理

数据库更新完数据后，发送消息到MQ，而消费者也就是缓存服务器监听到消息后，更新缓存。
MQ异步通知特点：
优点：解耦数据库和缓存操作，支持最终一致性。
缺点：存在短暂延迟，高并发下会出现数据不一致的情况。
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②基于Canal的异步通知原理

Canal是基于MySQL的主从同步来实现的。
MySQL进行更新操作后，数据库发生变化，将这种变化记录于BinLog文件中，Canal监听mysql的Binlog，然后解析binlog，发送消息给缓存，将数据变更情况告知给缓存服务器，接着再更新缓存。
Canal特点：
无代码入侵，适用于复杂系统。

二进制日志（BinLog）记录了所有的DDL（数据定义语言）语句和DML（数据操纵语言）语句，但不包括数据查询（Select、show）语句。

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9.数据持久化策略

（1）RDB

①定义

RDB全称Redis Database Backup file（Redis数据备份文件），也被叫做Redis数据快照。简单来说就是把内存中的所有数据都记录到磁盘中。当Redis实例故障重启后，从磁盘读取快照文件，恢复数据。
save和bgsave是人工手动备份
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Redis内部有触发RDB的机制，可以在redis.conf文件中找到，格式如下：

②RDB执行原理

简单理解：
bgsave开始时，主进程通过调用fork（）函数创建子进程，子进程共享主进程的内存数据，子进程是异步的，对主进程几乎没有阻塞。完成fork后，子进程读取内存数据并写入RDB文件，此时内存为只读。fork采用copy-on-write技术，当主进程执行读操作时，访问共享内存；当主进程执行写操作时，拷贝一份内存数据，得到数据副本，在数据副本上执行写操作。

详细解析：
bgsave开始时，主进程通过调用fork（）函数创建子进程，子进程共享主进程的内存数据，子进程是异步的，对主进程几乎没有阻塞。
有一个进程，Redis的主进程，要去实现对redis的读写操作，要在内存中去操作。但是在linux系统中，所有的进程都没有办法直接操作物理内存，操作系统给每一个进程都分配了一个虚拟内存，主进程只能操作虚拟内存。操作系统会维护虚拟内存和物理内存之间的映射关系表，这个表被称为页表。主进程操作虚拟内存，虚拟内存基于页表的映射，关联到物理内存真正的存储数据的位置，这样就可以对物理内存进行读和写操作。
子进程会拷贝主进程中的页表，也就是映射关系，子进程在操作自己的虚拟内存的时候，也会关联到物理内存。那这就实现了子进程和主进程的内存空间共享。
子进程读取到物理内存中的数据，就可以将数据写入磁盘中，生成新的RDB文件，替换旧的RDB文件。
子进程在写新的RDB文件时，主进程可能接收到写请求，会产生冲突。为避免这个冲突，fork采用了copy-on-write技术，写时复制。也就是将物理内存中的数据变为只读，不可以写。如果主进程接收到写请求，主进程将物理内存中的数据拷贝一份，得到数据副本，在副本上进行写操作。
页表：记录虚拟地址和物理地址的映射关系。

（2）AOF

①定义

AOF全称为Append Only File（追加文件）。Redis处理的每一个写命令(修改数据的命令，如set)都会存储在AOF文件，可以看作是命令日志文件。
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②详细解析AOF

AOF默认是关闭的，需要修改redis.conf配置文件来开启AOF
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AOF的命令记录的频率也可以通过redis.conf文件来配

一般在项目中，我们都会采用everysec。

因为是记录命令，AOF文件会比RDB文件大的多。而且AOF会记录对同一个key的多次写操作，但只有最后一次写操作才有意义。通过执行bgrewriteaof命令，可以让AOF文件执行重写功能，用最少的命令达到相同的效果。
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（3）RDB和AOF的对比

RDB和AOF各有自己的优缺点，如果对数据安全性要求较高，在实际开发中往往会结合两者来使用。
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10.数据过期策略

（1）数据过期定义

Redis对数据设置数据的有效时间，数据过期以后，就需要将数据从内存中删除掉。可以按照不同的规则进行删除，这种删除规则就被称之为数据的删除策略（数据过期策略）。有两种策略，惰性删除和定期删除。
Redis的过期删除策略是惰性删除+定期删除两种策略配合使用

（2）惰性删除

①定义

惰性删除：设置该key过期时间后，我们不去管它，当需要该key时，我们再检查其是否过期，如果过期，我们就删掉它，反之就返回该key。
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②优缺点

优点：对CPU友好，只会在使用该key时才会进行过期检查，对于很多用不到的key不用浪费时间进行过期检查。
缺点：对内存不友好，如果一个key已经过期，但是一直没有使用，那么该key就会一直存在内存中，内存永远不会释放。

（3）定期删除

①定义

定期删除：每隔一段时间，我们就会对一些key进行检查，删除里面过期的key（从一定数量的数据库中取出一定数量的随机key进行检查，并删除其中的过期key）。不会存在已经过期的key还没有被删除的可能。

②清理模式

1）SLOW模式：是定时任务，执行频率默认为10hz（每秒执行10次，每个执行周期是100毫秒），每次不超过25毫秒【时间这么短是因为在清理过程中，要尽可能少的去影响主进程操作】，可以通过修改配置文件redis.conf的hz选项来调整这个次数。
2）FAST模式：执行频率不固定，但两次间隔不低于2毫秒，每次耗时不超过1毫秒。【尽可能少的去影响主进程操作】

③优缺点

优点：可以通过限制删除操作执行的时长和频率来减少删除操作对CPU的影响。另外定期删除，也能有效释放过期key占用的内存。
缺点：难以确定删除操作执行的时长和频率。
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11.数据淘汰策略

加入缓存过多，内存是有限的，内存被占满了怎么办？
问的就是数据淘汰策略。

（1）数据淘汰策略定义

当Redis中的内存不够用时，此时在向Redis中添加新的key，那么Redis就会按照某一种规则将内存中的数据删除掉，这种数据的删除规则被称之为内存的淘汰策略。

（2）八种淘汰策略

noeviction：不淘汰任何key，但是内存满时不允许写入新数据，默认就是这种策略。
volatile-ttl：对设置了TTL的key，比较key的剩余TTL值，TTL越小越先被淘汰
allkeys-random：对全体key ，随机进行淘汰。
volatile-random：对设置了TTL的key ，随机进行淘汰。
allkeys-lru：对全体key，基于LRU算法进行淘汰
LRU：

LFU：

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volatile-lru：对设置了TTL的key，基于LRU算法进行淘汰
allkeys-lfu：对全体key，基于LFU算法进行淘汰
volatile-lfu：对设置了TTL的key，基于LFU算法进行淘汰

(3）淘汰策略使用建议

1）优先使用allkeys-lru策略，充分利用LRU算法的优势，把最近最常访问的数据留在缓存中。如果业务有明显的冷热数据区分，建议使用。
2）如果业务中数据访问频率差别不大，没有明显冷热数据区分，建议使用allkeys-random，随机选择淘汰。
3）如果业务中有置顶的需求，可以使用volatile-lru策略，同时置顶数据不设置过期时间，这些数据就一直不被删除，会淘汰其他设置过期时间的数据。
4）如果业务中有短时高频访问的数据，可以使用allkeys-lfu或volatile-flu策略。

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（二）分布式锁

Redis分布式锁，是如何实现的。
需要结合项目中的业务进行回答，通常情况下，分布式锁使用的场景：集群情况下的定时任务、抢单、幂等性场景。

1.抢券场景

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正常情况下：
线程1执行完之后，线程2开始执行，查询优惠券，不会出现问题。
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冲突情况：
假设此时优惠券库存=1，线程1查询到优惠券库存=1，而此时线程2也查询到优惠券库存=1，接着线程1扣减库存，库存=0，线程1执行结束。线程2也扣减库存，那么此时，库存=-1，出现了超卖现象。
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解决方案：
加锁。但是这种解决方案只适合单体项目，并且只开启一台服务。

但是我们的项目为了支撑更多的并发请求，往往将服务做成集群部署，同一份代码，部署在多个tomcat中.
当用户请求的时候，使用nginx做反向代理，负载均衡到各个请求去访问各个服务。那么此时就不适合加锁了。
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此时使用的是本地的锁，只能解决同一个jvm下线程的互斥，解决不了多个jvm下线程的互斥。所以在集群的情况下，就不能使用本地的锁来解决，需要使用外部的锁来解决，也就是分布式锁。

使用了分布式锁以后，针对集群部署的项目，在服务器8080下，线程1加锁之后，分布式锁中就会记录服务器8080的线程1持有锁。那么服务器8081的线程1试图获取锁会失败，别的线程都会获取锁失败，只有等8080的线程1释放锁以后才可以获取到锁。

2.分布式锁的原理

（1）定义

Redis实现分布式锁主要利用Redis的setnx命令。setnx是 SET if not exists（如果不存在，则SET）的简写。
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其中EX表示key的过期时间，在一条命令中设置可以保证原子性，不设置EX可能会导致死锁的问题。

（2）redis分布式锁控制锁的有效时长

Redis实现分布式锁如何合理地控制锁的有效时长？

方案一：根据业务执行时间预估。但是可能出现网络不稳定服务宕机的情况，也会自动释放锁，导致业务的原子性无法得到满足，业务不能很好地被执行。【该方案有欠缺】
方案二：给锁续期。单独开一个线程监控业务完成情况，如果业务不够时间完成，则延长加锁时间。【也有欠缺，很浪费】

最好的解决方案：
redisson实现的分布式锁

（3）redisson实现的分布式锁执行流程

线程1获取锁，加锁成功之后可以直接操作Redis执行业务，同时加锁成功之后会增加一个watch dog看门狗进行监听【每隔（releaseTime/3）的时间做一次续期】，看门狗会不断地去监听持有锁的线程，releaseTime就是锁的过期时间（默认30秒），也就是每隔10s，看门狗将锁的过期时间重新设置为30s。当业务执行完成以后，手动地释放锁，并且告诉看门狗不需要再进行监听了。
线程2也尝试获取锁，看是否加锁成功，但是线程1正在持有锁。在线程2中设置了一个while循环，不断尝试获取锁。如果线程1在很短的时间内释放了锁，那线程2可以获得加锁。在这个while循环设置了一个阈值，如果线程2尝试获取锁达到这个阈值，那么线程2会获取锁失败。
一般情况下，业务执行非常快，所以线程2不需要等待线程1很久。加入了这个while循环等待机制，在高并发的情况下，可以很大程度上增加分布式锁的使用性能。【这就是redisson的重试机制】
加锁、设置过期时间等操作都是基于lua脚本完成。
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（4）Redisson实现的分布式锁—可重入

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add1方法调用add2方法，其中add2方法是可以获取锁成功的，redisson实现的分布式锁是可以重入的。add1和add2方法都是同一个线程，每个线程在执行的时候，都有一个唯一的线程ID作为标识，加锁的时候根据这个线程ID来判断，如果是同一个线程，那么可以获取锁成功。如果不是一个线程，则获取不成功。

可重入的好处：当业务比较复杂的时候，锁的粒度比较细的时候，就可以用到重入。可以避免多个锁之间产生死锁的问题。

重入的实现：在存储锁数据的时候，采用hash结构，利用hash结构记录线程id和重入次数。这个key根据自己的业务进行命名，也就是锁的命名，field存储的是持有锁线程的唯一标识（线程ID），value存储的是当前线程重入的次数。

上面的代码中，加锁之后，存入到field中，将线程标识，然后add1中加锁，value=1，之后调用add2，先去field查看线程ID是否一致，一致的话，add2加锁成功，value=2。add2执行完业务之后，释放锁value-1=1。之后，add1执行完业务之后，释放锁value-1=0；
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（5）Redisson实现的分布式锁—主从一致性

Redis的主从集群架构，有主节点和从节点，主节点主要负责写操作（更新操作），从节点负责对外的读操作，当主节点发生了写操作之后，就要将数据同步到从节点，因为要保证主从数据的同步。目前有java应用创建了一个分布式锁，因为是写操作，先找到主节点，将数据写入到主节点中，正常的话就是主节点同步到从节点，但是还没来得及同步数据，主节点宕机了。Redis提供的哨兵模式会在两个从节点中，选择一个从节点充当主节点，那么新的线程来了以后，会直接请求新的主节点，尝试获取锁，会加锁成功。那么这两个线程会同时持有同一把锁，那么此时就丧失了锁的互斥性，可能会出现脏数据的问题。
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解决方案：
redisson提供了RedLock红锁：不能只在一个redis实例上创建锁，应该是在多个redis实例上创建锁（n/2+1），避免在一个redis实例上加锁。(n代表的是redis节点的数量)
下面有3个节点，那么3/2+1=2.5，至少要创建大于等于2个锁。
红锁也是有缺陷的，在实际项目中很少使用，主要是加了红锁之后，实现起来很复杂，尤其是在高并发的情况下，性能变得很差，因为需要提供多个独立的redis节点，运维繁琐。不是很支持用这个。
Redis集群的思想是AP思想，优先保证高可用性，可以做到最终一致。如果要做到强一致性，则考虑使用zookeeper的CP思想

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（三）计数器

（四）保存token

（五）消息队列

（六）延迟队列

二、其他面试题

（一）集群

Redis集群有哪些方案？知道嘛
三种：主从复制、哨兵模式、分片集群。D

1.主从复制

（1）定义

主从复制：单节点Redis的并发能力是有上限的，要进一步提高Redis的并发能力，就需要搭建主从集群，实现读写分离。
主节点复制写操作，从节点复制读操作，因为Redis一般是读多写少，多个从节点，增加了并发能力。主节点需要将数据同步给从节点。
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（2）主从数据同步原理

①主从全量同步

执行流程：

从节点执行replicaof命令，建立连接。
接着从节点向主节点请求数据同步。
主节点接收到之后，会判断该从节点是否是第一次同步。
如果该从节点是第一次和主节点建立连接，那么将返回主节点的数据版本信息给从节点。
从节点保持版本信息，主从版本保持一致。
接着主节点会执行bgsave，生成RDB文件。
RDB文件生成之后，主节点向从节点发送RDB文件。
从节点接收到RDB文件后，会清空本地数据，加载RDB文件。
那么主节点在生成RDB文件时，可能接收到其他更改请求，那么就会导致主从数据不一致的问题。为了解决这个问题，主节点会记录RDB期间的所有命令，生成一个日志文件repl_baklog。
主节点再将这个日志文件发送给从节点，发送repl_baklog中的命令给从节点。
从节点接收到该日志文件之后，会执行接收到的命令，那么就可以实现主从数据的完全同步。

问题解决：
1）主节点是怎么判断从节点是否是第一次同步呢？
从节点发起连接请求时，将自己的replid发送给主节点，主节点通过判断该从节点的replid和自己的replid是否一致，如果不一样，说明这个从节点是第一次进行连接。
如果一致，表明该从节点之前已经建立过连接。那么主节点就不会再生成RDB文件，直接执行repl-baklog的命令。
2）不是第一次建立连接（第二次、第三次同步），那么该执行多少这个日志文件中的命令呢？
根据offset，从节点发送自己的offset给主节点，主节点判断从节点的offset和自己是否一致，不一致的话，将不一致的部分发送给同节点进行同步。

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②主从增量同步（salve重启或后期数据变化）

从节点重启之后，向主节点发起同步请求，附带有replid和offset两个值，主节点master判断请求replid是否一致，如果是第一次，则返回主节点replid和offset给从节点。如果不一致，不是第一次连接，回复continue，主节点去repl_baklog中获取offset后的数据，发送offset后的命令给从节点，从节点执行命令。
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主从复制保证不了redis的高可用，因为一旦主节点宕机之后，就无法执行写操作。在这里插入图片描述

2.哨兵模式

（1）哨兵的作用

Redis提供了哨兵机制来实现主从集群的自动故障恢复。哨兵也是redis节点，也由多个节点组成了集群，一般情况下至少要部署三台哨兵。

监控：哨兵会不断检查主节点和从节点是否按预期工作，监控集群状态。
自动故障恢复：如果主节点故障，哨兵会将一个从节点提升为主节点。当故障实例恢复后，也以新的主节点为主。
通知：哨兵充当Redis客户端的服务发现来源，当集群发生故障转移时，哨兵会将最新信息推送给Redis的客户端。例如，主节点宕机，更换新的主节点之后，哨兵会将新的主节点告诉给Redis的客户端，Redis的客户端会自动连接上新的主节点进行工作。

极大可能保持了Redis的高可用性。
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（2）服务状态监控

哨兵（Sentinel）基于心跳机制监测服务状态，每隔1秒向集群的每个实例发送ping命令：
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其中指定数量quorum也是可以设置的，最好超过哨兵实例数量的一半。
哨兵选主规则：
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（3）Redis集群（哨兵模式）脑裂

如果主节点和哨兵处于不同的网络分区，那哨兵只能去监测从节点，无法监测到主节点，那么哨兵就会在从节点当中根据选主规则，选择新的主节点。但是原本的主节点还存在，只是网络出现问题，客户端还可以正常连接。那这样子，就会出现两个master主节点，就像大脑分裂了一样。这个就是脑裂。
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脑裂带来的问题：
由于原本的主节点还存在，客户端仍然在向原来的主节点写入数据，但是其他节点无法同步数据，因为网络异常。
如果网络恢复之后，哨兵会将原来的主节点强制降为从节点，依附新的主节点，那么这个从节点就会从新的主节点同步数据，就会将自身原本的数据清空，那脑裂之前，客户端写入的数据就丢失了。脑裂带来数据丢失。
解决方案：
主节点必须要有最少一个从节点，才可以接收客户端的数据，否则直接拒绝请求。
redis中有两个配置参数：
min-replicas-to-write 1 表示最少的salve节点为1个
min-replicas-max-lag 5 表示数据复制和同步的延迟不能超过5秒
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3.分片集群

主从和哨兵可以解决高可用、高并发读的问题【主从复制解决高并发读的问题，哨兵模式解决高可用问题】。但是依然有两个问题没有解决：
海量数据存储问题
高并发写的问题。（采用分片集群解决）

（1）分片集群特征

使用分片集群可以解决上述问题，分片集群特征：
1.集群中有多个master，每个master保存不同数据
2.每个master都可以有多个slave节点
3.master之间通过ping监测彼此健康状态。每个master互相之间起到哨兵作用。
4.客户端请求可以访问集群任意节点，最终都会被转发到正确节点
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（2）数据读写

Redis 分片集群引入了哈希槽的概念，Redis 集群有 16384 个哈希槽，每个 key通过 CRC16 校验后对 16384 取模来决定放置哪个槽，集群的每个节点负责一部分 hash 槽。
可以设置key的有效部分，按照一定的规则，key选择存储到哪一个节点中。有相同的业务数据，都想进入到redis的同一个节点下，就可以设置相同的有效部分来存储。

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（二）事务

（三）Redis为什么这么快

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1.用户空间和内核空间

Linux系统中一个进程使用的内存情况划分两部分：内核空间、用户空间。
用户空间只能执行受限的命令（Ring3），而且不能直接调用系统资源，必须通过内核提供的接口来访问。
内核空间可以执行特权命令（Ring0），调用一切系统资源。
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需要想办法减少等待时间，以及减少用户空间和内核空间之间数据的拷贝。

2.阻塞IO

阻塞IO就是两个阶段都必须阻塞等待。比较耗时，性能不高。
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3.非阻塞IO

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4.IO多路复用（Redis底层使用的就是这个）

IO多路复用：是利用单个线程来同时监听多个Socket ，并在某个Socket可读、可写时得到通知，从而避免无效的等待，充分利用CPU资源。
这个Socket指的是客户端的连接。
用户进程先调用select函数，可以监听一个Socket集合，里面包含了多个Sockets

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IO多路复用是利用单个线程来同时监听多个Socket ，并在某个Socket可读、可写时得到通知，从而避免无效的等待，充分利用CPU资源。不过监听Socket的方式、通知的方式又有多种实现，常见的有：
select
poll
epoll。
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5.Redis网络模型

单线程的
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IO多路复用监听每个客户端的连接，每个连接可能处理不同的事件，IO多路复用只是针对已经就绪的连接，将这些事件进行派发。Redis中提供了多个事件处理器，这些事件处理器分别用于实现不同的网络通信请求。比如连接应答处理器，可以处理客户端请求的应答；命令回复处理器，处理客户端响应的；命令请求处理器，接收客户端的参数，接收请求数据，将数据转为Redis命令，选择并执行命令，把结果写入缓冲队列，放入缓冲区。这个是单线程的。
影响性能的永远是IO。也就是网路的读写，为了解决这个问题，引入了多线程。命令回复处理器也就是往外写，也加入了多线程。加入了多线程以后，大大提高了Redis对客户端的速度，主要是减少了网络IO导致的性能变慢的影响。
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