java面试（缓存Redis）

为什么使用缓存

高性能，高可用，高并发。

什么是缓存击穿？缓存穿透？缓存雪崩？

击穿：redis中没有查询到数据。解决：设置热点数据永不过期。加载DB时防止并发。

穿透：redis和mysql中都没有查询到数据。解决：参数校验，将没有数据的情况也存入redis中，引入布隆过滤器

雪崩：redis中大量数据同时过期。解决：设置不同的过期时间。

布隆过滤器：

如果判断一个元素不在集合中则一定不在
如果判断一个元素在集合中则存在一定误判率
布隆过滤器只能加数据不能减数据

对数据进行修改时，如何保证Redis与数据库的数据一致？

先删缓存，后写数据库。存在脏读。
解决：
1.先把缓存修改为特殊值(-999)，客户端读到特殊值延时查询。
2.延时双删，先删缓存，再写数据库，再删缓存。
先写数据库，再删缓存。存在缓存删除失败，数据不一致。
解决：
1.缓存设置过期时间
2.引入MQ，保证原子操作。mq设置两个消费者同时删除缓存和db，删除失败消息还在，MQ重试机制会删除。
通用解决：
将热点数据设置为永不过期，但再value中写入逻辑过期，另起线程扫描key，对于逻辑上过期的缓存进行删除。
总结：始终只能保证一定时间内的最终一致性。

如何设计一个分布式锁？并优化

分布式锁：所有进程都能访问到的地方，设置一个锁资源，让进程来竞争。（数据库，zookeeper，Redis）

Redis实现分布式锁：

SETNX key value：当key不存在时，就将key设置为value。并返回1.如果key存在，就返回0.

EXPIRE key locktime：设置key的有效时长。

DEL key：删除

GETSET key value：先GET，在SET，先返回key对应的值，如果没有，将key设置成value。

1.最简单的分布式锁：SETNX 加锁，DEL解锁。

问题1：锁获取失败后不回主动解锁，这个锁就被锁死了。

解决1：给锁设置时长。

问题2：SETNX和EXPIRE不是原子性的，获取锁进程没到EXPIRE指令就挂了。

解决2：将锁的内容设置为过期时间(客户端时间+过期时长)，SETNX获取失败时，拿这个时间和当前时间比对，如果过期，就先删除锁，再重新上锁。

问题3：在高并发场景下，会产生多个进程同时拿到锁的情况。

解决3：SETNX失败后，获取锁上时间戳，然后用GETSET，将自己的过期时间更新上去，并获取旧值，和之前获取的时间戳不一致，就表示这个锁被其他线程占用。

java 复制代码

public boolean tryLock(RedisConnection conn) {
	long nowTIme = System.currentTimeMills();
	long expireTime = nowTime + 1000;
	if(conn.SETNX("myKey", "1") == 1) {
		conn.EXPIRE("myKey", 1000);
		return true;
	} else {
		long oldVal = conn.get("myTime");
		if(oldVal != null && oldVal < nowTime) {
			long currnetVal = conn.GETSET("myKey", expireTime);  //CAS,如果和之前获取的锁不一样，就失败
			if(oldVal == currentVal) {
				conn.SET("mykey", 1000);
				return true;
			}
			return false;
		}
		return false;
	}
}

注：上面优化根本问题是SETNX和EXPIRE指令无法保证原子性。Redis2.6提供了直接执行Lua脚本方式。通过Lua脚本保证原子性。Redission就是在此基础上实现公平锁，非公平锁等。

Redis如何设置Key的过期时间？

redis设置过期时间：1.EXPIRE 2.SETEX

实现原理：

1.定期删除：每隔一段时间执行一次删除过期key的操作。

2.懒汉式删除：当使用get，getset等指令获取数据时，判断key是否过期，过期先把key删除，在执行后面操作。

定期删除会遍历每个databasae（默认16个），检查当前库中指定个数的key（默认20个）。随机抽查这些key，过期就删除。

海量数据下，如何快速查找一条记录？

1.使用布隆过滤器，快速过滤不存在的记录。使用redis的bitmap结构来实现布隆过滤器。

2.在Redis中建立数据缓存。以普通字符串形式存储(userId->UserInfo)。以hash来存储(userId key -> Username field)。以整个hash来存储所有的数据。UserInfo -> field用userId，value就用user.json。一个hash最多支持2^32-1个键值对。

缓存击穿：对不存在的数据也建立key。

缓存过期：将热点数据设置成永不过期，定期重建缓存，使用分布式锁重建缓存。

3.查询优化：redis按槽位分配数据，自己实现槽位激素那，找到记录应分配的机器，直接去目标机器上去找。