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大廠Redis高并發場景設計,面試問的都在這!

寫在前面

2020年面試必備的Java后端進階面試題總結了一份復習指南在Github上,內容詳細,圖文并茂,有需要學習的朋友可以Star一下!
GitHub地址: https://github.com/Java-Ling/Java-Interview-guide

正文

分布式緩存是分布式系統中的重要組件,主要解決高并發、大數據場景下,熱點數據訪問的性能問題,提供高性能的數據快速訪問。

使用緩存常見場景是:項目中部分數據訪問比較頻繁,對下游 DB(例如 MySQL)造成服務壓力,這時候可以使用緩存來提高效率。下面來講BAT等一線企業中Redis各種應用場景核心設計!

一、常用指令

接下來看看每個數據結構常用的指令有哪些,我們用一張表比較清晰的展示:

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二、場景解析

1.1string存儲

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1.2String 類型使用場景

場景一:商品庫存數

從業務上,商品庫存數據是熱點數據,交易行為會直接影響庫存。而 Redis 自身 String 類型提供了:

  1. set goods_id 10; 設置 id 為 good_id 的商品的庫存初始值為 10;
  2. decr goods_id; 當商品被購買時候,庫存數據減 1。

依次類推的場景:商品的瀏覽次數,問題或者回復的點贊次數等。這種計數的場景都可以考慮利用 Redis 來實現。

場景二:時效信息存儲

Redis 的數據存儲具有自動失效能力。也就是存儲的 key-value 可以設置過期時間:set(key, value, expireTime)。

比如,用戶登錄某個 App 需要獲取登錄驗證碼, 驗證碼在 30 秒內有效。那么我們就可以使用 String 類型存儲驗證碼,同時設置 30 秒的失效時間。

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2.1hash存儲數據

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2.2Hash 類型使用場景

Redis 在存儲對象(例如:用戶信息)的時候需要對對象進行序列化轉換然后存儲。

還有一種形式,就是將對象數據轉換為 JSON 結構數據,然后存儲 JSON 的字符串到 Redis。

對于一些對象類型,還有一種比較方便的類型,那就是按照 Redis 的 Hash 類型進行存儲。

例如,我們存儲一些網站用戶的基本信息, 我們可以使用:

這樣就存儲了一個用戶基本信息,存儲信息有:{name : 小明, phone : “123456”,sex : “男”}

當然這種類似場景還非常多, 比如存儲訂單的數據,產品的數據,商家基本信息等。以淘寶購物車為主

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2.3實現信息存儲的優缺點

1.原生:

  • set user: 1:name james;
  • set user:1:age 23;
  • set user:1:sex boy;

優點: 簡單直觀,每個鍵對應一個值

缺點: 鍵數過多,占用內存多,用戶信息過于分散,不用于生產環境

2.將對象序列化存入

redis set user:1 serial ize (userInfo);

優點: 編程簡單,若使用序列化合理內存使用率高

缺點: 序列化與反序列化有一定開銷,更新屬性時需要把userInfo全取出來進行反序列化,更新后再序列化到redis

3.hash存儲:

hmset user:1 name james age 23 sex boy

優點: 簡單直觀,使用合理可減少內存空間消耗

缺點: 要控制ziplist 與hashtable兩種編碼轉換,Mhashtable會消耗更多內存。

3.1List 類型使用場景

list 是按照插入順序排序的字符串鏈表??梢栽陬^部和尾部插入新的元素(雙向鏈表實現,兩端添加元素的時間復雜度為 O(1)) 。

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場景一:消息隊列實現

目前有很多專業的消息隊列組件 Kafka、RabbitMQ 等。 我們在這里僅僅是使用 list 的特征來實現消息隊列的要求。在實際技術選型的過程中,大家可以慎重思考。

list 存儲就是一個隊列的存儲形式:

  1. lpush key value; 在 key 對應 list 的頭部添加字符串元素;
  2. rpop key;移除列表的最后一個元素,返回值為移除的元素。

場景二:最新上架商品

在交易網站首頁經常會有新上架產品推薦的模塊, 這個模塊是存儲了最新上架前 100 名。

這時候使用 Redis 的 list 數據結構,來進行 TOP 100 新上架產品的存儲。

Redis ltrim 指令對一個列表進行修剪(trim),這樣 list 就會只包含指定范圍的指定元素。

start 和 stop 都是由 0 開始計數的,這里的 0 是列表里的第一個元素(表頭),1 是第二個元素。

4.1set 類型使用場景

set 也是存儲了一個集合列表功能。和 list 不同,set 具備去重功能。當需要存儲一個列表信息,同時要求列表內的元素不能有重復,這時候使用 set 比較合適。與此同時,set 還提供的交集、并集、差集。

例如,在交易網站,我們會存儲用戶感興趣的商品信息,在進行相似用戶分析的時候, 可以通過計算兩個不同用戶之間感興趣商品的數量來提供一些依據。

獲取到兩個用戶相似的產品, 然后確定相似產品的類目就可以進行用戶分析。

類似的應用場景還有, 社交場景下共同關注好友, 相似興趣 tag 等場景的支持。

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4.2Set集合特殊的操作命令

setA={A,B,C} setB={B, C}

1)集合與集合之間的交集

sinter setA setB-->得到集合{B,C}

  1. 集合與集合之間的并集

sunion setA setB -->得到集合{A,B,C}

3)集合與集合之間的差集

sdiff setA setB-->得到集合{A}

4.3Set集合特殊的操作命令應用場景

如何實現微博的微關系設計?(看視頻更香)

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5.1 Zset有序集合

常用于排行榜,如視頻網站需要對用戶上傳視頻做排行榜,或點贊數與集合有聯系,不能有重復的成員

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5.2Zset 類型使用場景

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