Redis 基础概念

1. 什么是Redis？它主要有什么特点？
   • 参考答案： Redis是一个开源的、基于内存的键值对（Key-Value）存储系统，它可以用作数据库、缓存和消息中间件。其主要特点包括：高性能、支持丰富的数据结构、提供持久化功能、支持主从复制和高可用。
2. 为什么Redis这么快？（或者说Redis是基于内存的，这带来了什么优势？）
   • 参考答案： 主要原因有：1. 数据完全存储在内存中，读写操作不需要磁盘I/O，速度极快。2. 采用单线程模型（6.0版本前），避免了多线程的上下文切换和竞争条件开销。3. 使用了高效的数据结构和I/O多路复用模型。
3. Redis相比Memcached有哪些优势？
   • 参考答案： Redis支持更丰富的数据结构（如List, Hash, Set, Sorted Set等），而Memcached只支持简单的字符串。Redis支持数据持久化，可以将内存数据保存到磁盘，重启后可以再次加载，而Memcached不支持。Redis还支持更复杂的功能，如发布订阅、Lua脚本、事务等。
4. Redis常用的数据类型有哪些？
   • 参考答案： 最常用的五种：String（字符串）、Hash（哈希）、List（列表）、Set（集合）、Sorted Set（有序集合）。此外还有Bitmaps、HyperLogLogs、Streams等。

Redis 数据结构与使用

5. String类型一般用于什么场景？
   • 参考答案： 用于缓存简单的键值对、计数器（如文章的点赞数、阅读数，使用INCR命令）、存储Session信息等。
6. Hash类型适合存储什么类型的数据？
   • 参考答案： 适合存储对象，例如用户信息（用户ID为key，用户的姓名、年龄、邮箱等字段作为field和value）。相比于将整个对象序列化成String存储，Hash可以更高效地存取单个字段。
7. List类型的特点是什么？可以用来做什么？
   • 参考答案： List是一个双向链表。可以用来实现消息队列（生产者用LPUSH，消费者用RPOP）、最新消息排行（如朋友圈时间线，LTRIM可以限制列表长度）。
8. Set和Sorted Set有什么区别？
   • 参考答案： Set是无序的字符串集合，保证元素的唯一性。Sorted Set（ZSet）是有序的集合，每个元素都会关联一个double类型的分数（score），Redis通过分数来为集合中的成员进行从小到大的排序。Set常用于好友共同关注（求交集），ZSet常用于排行榜。
9. 如何使用Redis实现一个简单的分布式锁？
   • 参考答案： 最简单的方式是使用SET key value NX PX milliseconds命令。NX表示只有当key不存在时才设置，PX设置一个过期时间。这条命令可以原子性地完成“判断是否存在”和“设置值及过期时间”两个操作，防止死锁。
10. 什么是缓存穿透？如何避免？
    • 参考答案： 缓存穿透是指查询一个根本不存在的数据，缓存和数据库都不会命中，导致每次请求都直接打到数据库上。解决方案：1. 对不存在的key也缓存一个空值或特殊标记，并设置较短的过期时间。2. 使用布隆过滤器（Bloom Filter）快速判断数据是否存在。
11. 什么是缓存击穿？如何避免？
    • 参考答案： 缓存击穿是指一个热点key在缓存过期的瞬间，大量请求同时涌入，直接击穿缓存，全部请求数据库。解决方案：1. 设置热点数据永不过期。2. 使用互斥锁（如Redis分布式锁），只让一个请求去数据库加载数据，其他请求等待。
12. 什么是缓存雪崩？如何避免？
    • 参考答案： 缓存雪崩是指在同一时间，大量缓存key同时失效，导致所有请求都转向数据库，造成数据库瞬时压力过大。解决方案：1. 给不同的key设置随机的过期时间，避免同时失效。2. 构建Redis高可用集群（哨兵或集群模式），防止Redis本身宕机。3. 使用熔断降级机制。
13. 如何用Redis实现一个延时队列？
    • 参考答案： 可以使用Sorted Set实现。将消息内容作为member，消息的 ready 时间（当前时间戳 + 延时时间）作为score。消费者轮询地用ZRANGEBYSCORE key 0 current_timestamp LIMIT 0 1获取已到期的消息，然后进行处理。

Redis 持久化与事务

14. Redis有哪两种持久化方式？
    • 参考答案： RDB（Redis DataBase）和AOF（Append Only File）。
15. 说说RDB持久化的原理和优缺点。
    • 参考答案： 原理： 在指定的时间间隔内，fork一个子进程，将内存中的数据生成一个快照（snapshot）并压缩保存到磁盘上的.rdb文件。优点： 1. 文件紧凑，适合做灾难恢复和备份。2. 恢复大数据集时速度比AOF快。缺点： 1. 可能会丢失最后一次快照之后的数据。2. 如果数据集很大，fork子进程的过程可能会阻塞主线程。
16. 说说AOF持久化的原理和优缺点。
    • 参考答案： 原理： 以日志的形式记录每个写操作命令，追加到文件末尾。Redis重启时会重新执行AOF文件中的命令来重建数据。优点： 数据安全性高，根据不同的同步策略（如每秒同步），最多丢失一秒的数据。缺点： AOF文件通常比RDB文件大，恢复速度慢。
17. 在项目中你会如何选择持久化方案？
    • 参考答案： 如果对数据安全性要求不高，可以单独使用RDB。如果既希望保证数据安全又希望快速重启恢复，可以同时开启RDB和AOF。AOF用于保证数据不丢失，RDB用于快速重启和备份。官方也建议同时使用两种方式。
18. Redis的事务是什么？它能保证ACID中的哪些特性？
    • 参考答案： Redis事务是通过MULTI、EXEC、DISCARD等命令实现的一组命令的批量执行。它不能保证完全的原子性（Atomicity）——如果命令语法错误，整个事务都不会执行；但如果运行时错误（如对字符串进行HINCRBY），只有出错的命令不执行，其他命令照常执行。它保证了隔离性（Isolation），但没有回滚（Rollback）机制。

Redis 架构与部署

19. Redis为什么早期版本选择单线程？
    • 参考答案： 因为Redis的操作都是基于内存的，CPU通常不是瓶颈，瓶颈往往是内存或网络带宽。采用单线程模型避免了不必要的上下文切换和竞争条件，简化了实现，保证了每个操作的原子性。
20. Redis如何实现高可用？
    • 参考答案： 主要通过主从复制（Replication） 和哨兵模式（Sentinel） 实现。主从复制实现数据备份和读写分离。哨兵模式监控主从节点，并在主节点故障时自动进行故障转移，选举新的主节点，实现高可用。
21. 说说主从复制的流程。
    • 参考答案： 1. 从服务器连接主服务器，发送SYNC命令。2. 主服务器执行BGSAVE生成RDB文件，同时用一个缓冲区记录从现在开始执行的所有写命令。3. 主服务器将RDB文件发送给从服务器，从服务器加载RDB文件。4. 主服务器再将缓冲区的写命令发送给从服务器，从服务器执行这些命令，实现数据同步。
22. Redis Cluster集群模式是如何分片的？
    • 参考答案： Redis Cluster采用哈希槽（Hash Slot）分片，共有16384个槽。每个键通过CRC16校验后对16384取模来决定放置在哪个槽。集群中的每个节点负责一部分哈希槽，通过这种分片方式将数据分布到多个节点上。

Redis 应用与场景

23. Redis除了做缓存，还能做什么？
    • 参考答案： 还能做：1. 排行榜（Sorted Set）。2. 消息队列（List的LPUSH/RPOP）。3. 分布式锁（SETNX）。4. 好友关系（Set求交集、并集）。5. Session共享（在分布式服务中存储用户登录状态）。
24. 如何保证数据库和Redis缓存之间的数据一致性？
    • 参考答案： 这是一个复杂的问题。常见的策略有：1. 先更新数据库，再删除缓存（Cache-Aside pattern）。2. 为缓存设置合理的过期时间，最终达到一致性。对于一致性要求极高的场景，可以通过 Canal 等工具监听数据库的binlog来异步更新或失效缓存。
25. 使用过Redis的哪些客户端？
    • 参考答案： 对于Java应届生，最常见的答案是Jedis和Lettuce。可以补充说：Jedis是早期广泛使用的同步阻塞客户端，而Lettuce基于Netty实现了异步非阻塞，性能更好，是Spring Boot 2.x后的默认客户端。
26. 如何查看Redis的内存使用情况？
    • 参考答案： 使用info memory命令，它会返回详细的内存相关信息，如used_memory_human会以人类可读的格式显示Redis分配的内存总量。
27. 如何批量删除某些key？
    • 参考答案： 可以使用redis-cli工具结合KEYS命令（生产环境慎用KEYS *，会阻塞）和xargs命令。例如：redis-cli KEYS "user:*" | xargs redis-cli DEL。更安全的方式是使用SCAN命令迭代删除。
28. 描述一下使用Redis实现一个简单排行榜的流程。
    • 参考答案： 1. 使用Sorted Set（ZSet），将用户的ID作为member，将排行榜的分数（如积分、成绩）作为score。2. 用户得分更新时，使用ZADD key score member命令。3. 查询top N的用户，使用ZREVRANGE key start stop WITHSCORES命令。
29. Pipeline（管道）是做什么用的？
    • 参考答案： Pipeline用于将多个命令打包一次性发送给服务器，服务器处理完所有命令后再将结果一次性返回。这减少了多次网络往返（RTT）的时间开销，显著提升了批量操作的性能。
30. 你如何在Spring Boot项目中使用Redis？
    • 参考答案： 1. 引入spring-boot-starter-data-redis依赖。2. 在配置文件中配置Redis的连接信息（host, port, password等）。3. 注入RedisTemplate或StringRedisTemplate对象来操作Redis。还可以通过注解@RedisHash和Repository方式来操作实体类。