Redis

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1. Redis常规八股（Redis common interview questions and concepts）:

   • Redis是什么？（What is Redis?）：Redis是一个开源的内存数据存储系统，可以用作数据库、缓存和消息中间件。
   • Redis的特点是什么？（What are the features of Redis?）：Redis具有高性能、支持多种数据结构、提供持久化选项、支持复制和高可用性、可通过插件扩展功能等特点。
   • Redis支持哪些数据结构？（What data structures does Redis support?）：Redis支持字符串（String）、哈希（Hash）、列表（List）、集合（Set）、有序集合（Sorted Set）、位图（Bitmap）、HyperLogLog和地理空间索引（Geospatial Index）等数据结构。

2. Redis的八种数据结构（Eight data structures in Redis）:

   • 字符串（String）：简单的键值对存储。
   • 哈希（Hash）：键值对的集合，可以嵌套存储多个字段和对应的值。
   • 列表（List）：按照插入顺序排序的字符串元素集合，可以在列表的两端进行插入和删除操作。
   • 集合（Set）：不重复字符串元素的无序集合，支持集合操作（交集、并集、差集等）。
   • 有序集合（Sorted Set）：类似于集合，但每个元素都关联了一个分数，可以根据分数进行排序。
   • 位图（Bitmap）：由二进制位组成的数据结构，可以进行位级别的操作。
   • HyperLogLog：用于基数（cardinality）估算的数据结构，可以统计一组元素的独立数量。
   • 地理空间索引（Geospatial Index）：用于存储和操作地理空间位置信息的数据结构。

• String 类型的应用场景：缓存对象、常规计数、分布式锁、共享 session 信息等。
• List 类型的应用场景：消息队列（但是有两个问题：1. 生产者需要自行实现全局唯一 ID；2. 不能以消费组形式消费数据）等。
• Hash 类型：缓存对象、购物车等。
• Set 类型：聚合计算（并集、交集、差集）场景，比如点赞、共同关注、抽奖活动等。
• Zset 类型：排序场景，比如排行榜、电话和姓名排序等。

3. ZSet的跳表原理（Skip List principle in ZSet）：

   • 有序集合（Sorted Set）在Redis中使用了跳表（Skip List）数据结构来实现。
   • 跳表是一种基于有序链表的数据结构，通过在链表中添加多级索引节点，提高了查询有序数据的效率。
   • 在有序集合中，每个元素都有一个对应的分数，通过分数来进行排序。
   • 跳表中的索引节点包含了指向下一级索引节点的指针，可以通过这些索引快速定位到目标元素的位置。

4. 用Redis实现分布式ID（Implementing distributed ID with Redis）:

   • 可以使用Redis的原子操作来实现分布式ID生成器。
   • 一种常见的实现方式是使用Redis的自增操作（INCR）来生成唯一的递增ID。
   • 在分布式环境下，可以使用Redis的分布式锁来确保ID的唯一性和一致性。
   • 通过在Redis中维护一个计数器，每次请求获取ID时，使用自增操作获取新的ID值即可。

5. String 类型内部实现
   String 类型的底层的数据结构实现主要是 SDS（简单动态字符串）。 SDS 和我们认识的 C 字符串不太一样，之所以没有使用 C 语言的字符串表示，因为 SDS 相比于 C 的原生字符串：

SDS 不仅可以保存文本数据，还可以保存二进制数据。因为 SDS 使用 len 属性的值而不是空字符来判断字符串是否结束，并且 SDS 的所有 API 都会以处理二进制的方式来处理 SDS 存放在 buf[] 数组里的数据。所以 SDS 不光能存放文本数据，而且能保存图片、音频、视频、压缩文件这样的二进制数据。
SDS 获取字符串长度的时间复杂度是 O(1)。因为 C 语言的字符串并不记录自身长度，所以获取长度的复杂度为 O(n)；而 SDS 结构里用 len 属性记录了字符串长度，所以复杂度为 O(1)。
Redis 的 SDS API 是安全的，拼接字符串不会造成缓冲区溢出。因为 SDS 在拼接字符串之前会检查 SDS 空间是否满足要求，如果空间不够会自动扩容，所以不会导致缓冲区溢出的问题。

6. Redis 如何做内存优化？
   可以好好利用 Hash,list,sorted set,set 等集合类型数据，因为通常情况下很多小的 Key-Value 可以用更紧凑的方式存放到一起。尽可能使用散列表（hashes），散列表（是说散列表里面存储的数少）使用的内存非常小，所以你应该尽可能的将你的数据模型抽象到一个散列表里面。比如你的 web 系统中有一个用户对象，不要为这个用户的名称，姓氏，邮箱，密码设置单独的 key，而是应该把这个用户的所有信息存储到一张散列表里面。

7. Redis为啥快，为啥单线程，为啥用它不用其他的，只有单线程吗？除了缓存还能干啥
   Redis之所以快速的原因有多个方面。首先，Redis将数据存储在内存中，避免了磁盘I/O的开销，提高了读写速度。
   其次，Redis采用单线程的方式处理请求，避免了多线程之间的锁竞争和上下文切换的开销。单线程模型简化了Redis的内部实现，使得它能够高效地处理请求。
   此外，Redis还通过异步的方式将数据写入磁盘，保证了数据的持久性。除了作为缓存使用外，Redis还可以用于实现消息队列、实时统计、分布式锁等功能