一天学完 redis 的爽翻版核心知识总结

1. Redis 是什么

Redis 是一个基于内存的高性能 Key-Value 数据库，常用于：

缓存
分布式锁
排行榜
计数器
消息队列
会话存储
限流
延迟任务
实时统计

Redis 的核心特点：

数据主要存储在内存中，速度快
支持丰富的数据结构
单线程处理命令，避免复杂锁竞争
支持持久化、主从复制、哨兵、集群
支持 Lua 脚本保证原子操作

2. 常见数据结构

Redis 不只是简单的字符串缓存，它支持多种数据结构。

String

最基础类型，可以存字符串、数字、JSON。

常用场景：

缓存对象
计数器
分布式锁
Token 存储

常用命令：

vbnet 复制代码

SET key value
GET key
INCR key
DECR key
SETEX key seconds value
SETNX key value

Hash

类似 Map，适合存对象字段。

场景：

用户信息
商品信息
配置对象

sql 复制代码

HSET user:1 name tom age 18
HGET user:1 name
HGETALL user:1
HINCRBY user:1 age 1

List

双向链表，支持左右插入和弹出。

场景：

消息队列
最新列表
简单任务队列

arduino 复制代码

LPUSH queue task1
RPOP queue
LRANGE list 0 -1

Set

无序集合，元素唯一。

场景：

去重
标签
共同好友
抽奖

SADD tags java redis
SMEMBERS tags
SINTER set1 set2
SUNION set1 set2

ZSet

有序集合，每个元素带 score。

场景：

排行榜
热度榜
延迟队列
权重排序

ZADD rank 100 user1
ZRANGE rank 0 -1 WITHSCORES
ZREVRANGE rank 0 9 WITHSCORES

Bitmap

位图，本质上是 String 的位操作。

场景：

用户签到
活跃统计
布隆过滤器底层实现之一

r 复制代码

SETBIT sign:202606 1 1
GETBIT sign:202606 1
BITCOUNT sign:202606

HyperLogLog

用于大规模去重统计，结果是近似值。

场景：

UV 统计
大规模唯一用户数统计

PFADD uv user1 user2
PFCOUNT uv

Stream

Redis 5.0 引入的消息流结构。

场景：

消息队列
日志流
事件流

XADD stream * name tom
XREAD COUNT 10 STREAMS stream 0

3. Redis 为什么快

主要原因：

数据在内存中
单线程执行命令，减少线程切换和锁竞争
使用 I/O 多路复用处理网络连接
数据结构设计高效
C 语言实现，执行效率高

注意：Redis 的"单线程"主要指命令执行是单线程。新版本 Redis 在网络 I/O、异步删除、持久化等方面也会使用多线程。

4. Redis 持久化

Redis 支持两种主要持久化方式。

RDB

定期生成内存快照。

优点：

文件紧凑
恢复速度快
适合备份

缺点：

可能丢失最近一次快照后的数据

AOF

记录每一条写命令。

优点：

数据更安全
可配置每秒刷盘

缺点：

文件通常比 RDB 大
恢复速度可能比 RDB 慢

常见刷盘策略：

perl 复制代码

appendfsync always
appendfsync everysec
appendfsync no

生产环境常用：

复制代码

RDB + AOF

5. 过期策略和淘汰策略

Redis 可以给 Key 设置过期时间。

vbnet 复制代码

EXPIRE key seconds
TTL key

过期删除策略：

惰性删除：访问 key 时发现过期再删除
定期删除：Redis 定期扫描部分过期 key

内存淘汰策略常见有：

noeviction：内存满了直接报错
allkeys-lru：从所有 key 中淘汰最近最少使用
volatile-lru：从设置了过期时间的 key 中淘汰 LRU
allkeys-random：随机淘汰
volatile-ttl：优先淘汰快过期的 key
allkeys-lfu：淘汰使用频率低的 key

缓存场景常用：

复制代码

allkeys-lru
allkeys-lfu

6. 缓存常见问题

缓存穿透

查询不存在的数据，请求直接打到数据库。

解决方案：

缓存空值
使用布隆过滤器
参数校验

缓存击穿

热点 key 过期，大量请求同时打到数据库。

解决方案：

互斥锁
热点 key 不过期
逻辑过期
提前异步刷新

缓存雪崩

大量 key 同时过期或 Redis 故障。

解决方案：

过期时间加随机值
多级缓存
Redis 高可用
限流降级

7. Redis 分布式锁

常见实现：

sql 复制代码

SET lock_key unique_value NX EX 30

释放锁时必须校验 value，避免误删别人的锁。

通常用 Lua 脚本保证原子性：

vbnet 复制代码

if redis.call("get", KEYS[1]) == ARGV[1] then
  return redis.call("del", KEYS[1])
else
  return 0
end

注意点：

锁必须设置过期时间
value 必须唯一
删除锁要校验 owner
业务执行时间可能超过锁过期时间
高可靠场景可考虑 Redisson

8. 主从、哨兵、集群

主从复制

一个 Master，多个 Replica。

作用：

读写分离
数据备份
提升读能力

问题：

主节点挂了需要人工或机制切换

Sentinel 哨兵

用于监控 Redis 主从，并自动故障转移。

功能：

监控节点
主观下线、客观下线
自动选举新 Master
通知客户端新地址

Cluster 集群

Redis Cluster 用于分片存储数据。

特点：

共有 16384 个 hash slot
每个 key 映射到一个 slot
slot 分布在多个节点上
支持水平扩展
节点之间通过 Gossip 通信

9. Redis 事务和 Lua

Redis 事务使用：

css 复制代码

MULTI
SET a 1
INCR b
EXEC

特点：

命令按顺序执行
不支持传统数据库那种回滚
可配合 WATCH 做乐观锁

Lua 脚本优势：

多条命令原子执行
减少网络往返
适合分布式锁、限流、库存扣减等场景

10. Redis 常见使用场景

缓存对象：

sql 复制代码

SETEX user:1 3600 "{...}"

计数器：

css 复制代码

INCR article:1:views

排行榜：

复制代码

ZINCRBY rank 1 user1

限流：

sql 复制代码

INCR rate:user:1
EXPIRE rate:user:1 60

消息队列：

arduino 复制代码

LPUSH queue msg
RPOP queue

延迟队列：

sql 复制代码

ZADD delay_queue timestamp task

分布式锁：

sql 复制代码

SET lock:order:1 uuid NX EX 30

11. 面试重点

高频问题：

Redis 为什么快？
Redis 单线程为什么还能高并发？
RDB 和 AOF 区别？
Redis 如何实现分布式锁？
缓存穿透、击穿、雪崩怎么解决？
Redis 的过期删除策略是什么？
Redis 内存淘汰策略有哪些？
Redis 主从复制过程？
Sentinel 和 Cluster 的区别？
Redis Cluster 为什么是 16384 个槽？
Redis 事务是否支持回滚？
ZSet 底层结构是什么？
Redis 和 MySQL 如何保证缓存一致性？

12. 一句话总结

Redis 的核心是：基于内存的高性能数据结构服务器，围绕缓存、持久化、高可用、分布式场景解决系统性能和可扩展性问题。