2022秋招Java后端：Redis I/O多路复用与高并发性能解析

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"2022届秋招Java后端高频知识点汇总⑦ Redis文档详细讲解了I/O多路复用在Java后端开发中的应用。I/O多路复用技术是现代网络编程中的关键原理，它允许一个线程同时处理多个网络连接，通过select、poll、epoll等机制，避免了不必要的I/O等待，提高了系统的并发性和效率。在Redis中，由于其内存操作速度快，IO多路复用技术使得服务器能够高效地响应客户端的请求，即使在单线程架构下也能保持高吞吐量。 Redis服务器采用socket处理客户端连接，通过IO多路复用程序监听这些socket的状态变化。当有新的事件发生时，socket对象会被添加到一个队列中，由事件分派器按照特定顺序逐一处理。事件处理器包括命令请求处理器、命令回复处理器和连接应答处理器，它们针对不同类型的socket事件执行相应的操作。底层实现上，Redis会根据操作系统选择最佳的I/O多路复用方法，如Linux下的epoll，因为它具有较低的系统开销和较高的性能。值得注意的是，虽然Redis是单线程设计，但它利用了非阻塞I/O和内存操作的高效性来实现快速响应，其中LRU（Least Recently Used，最近最少使用）策略是其常用的缓存淘汰策略。标准LRU基于时间戳管理数据，将常用数据移到表头，而近似LRU则是通过随机抽样来决定淘汰哪些较长时间未使用的数据。理解并掌握I/O多路复用和Redis的单线程高并发策略对于Java后端开发者来说至关重要，特别是在面试和实际项目中，这将有助于提升应用程序的性能和可扩展性。"

其中，SAVE命令执⾏期间，Redis服务器将阻塞，直到“.rdb”⽂件创建完毕为⽌。⽽BGSAVE命令是异步版本的SAVE命令，它会使⽤

Redis服务器进程的⼦进程，创建“.rdb”⽂件。BGSAVE命令在创建⼦进程时会存在短暂的阻塞，之后服务器便可以继续处理其他客户端

的请求。总之，BGSAVE命令是针对SAVE阻塞问题做的优化，Redis内部所有涉及RDB的操作都采⽤BGSAVE的⽅式，⽽SAVE命令已经

废弃！

RDB持久化的优缺点：

优点：RDB恢复数据的速度⾮常快。RDB⽣成压缩的⼆进制⽂件，体积⼩。

缺点：RDB持久化没法做到实时的持久化。（在执⾏BGSAVE命令时会创建⼦进程，会存在短暂的阻塞）

②AOF 持久化

AOF持久化是以独⽴⽇志的⽅式，记录了每次写⼊命令。通过执⾏AOF⽂件中的命令来恢复数据。

AOF持久化解决了数据持久化的实时性，是Redis⽬前持久化的主流⽅式。

AOF持久化的优缺点：

优点：与RDB持久化可能丢失⼤量的数据相⽐，AOF可以将数据丢失的时间窗⼝限制在1s之内。

缺点：AOF需要执⾏AOF⽂件中的命令来恢复数据库，恢复速度⽐RDB慢很多。

AOF存储的是协议⽂本，体积要⽐⼆进制格式的“.rdb”⽂件⼤很多。

AOF在进⾏重写时也需要创建⼦进⾏，在数据库体积较⼤时将占⽤⼤量资源，会导致服务器的短暂阻塞。

③RDB-AOF混合持久化

Redis从4.0开始引⼊RDB-AOF持久化模式，这种模式是基于AOF持久化构建⽽来的。

RDB-AOF混合持久化将会根据数据库当前的状态⽣成RDB数据，并将其写⼊AOF⽂件。对于持久化开始到持久化结束这段时间执⾏的

Redis命令，将以协议⽂本的⽅式追加到AOF⽂件的末尾，即RDB数据之后。

RDB-AOF混合持久化的优缺点：

优点：通过使⽤RDB-AOF混合持久化，⽤户可以同时获得RDB持久化和AOF持久化的优点，服务器既可以通过AOF⽂件包含的RDB数据

来实现快速的数据恢复操作，⼜可以通过AOF⽂件包含的AOF数据来将丢失数据的时间窗⼝限制在1s之类。

缺点：兼容性差，⼀旦开启了混合持久化，在4.0之前版本都不识别该 AOF ⽂件，同时由于前部分是 RDB 格式，阅读性较差。

Redis事务

Redis 通过 MULTI、EXEC、WATCH 等命令来实现事务(transaction)功能。事务提供了⼀种将多个命令请求打包，然后⼀次性、按顺序

地执⾏多个命令的机制，并且在事务执⾏期间，服务器不会中断事务⽽改去执⾏其他客户端的命令请求，它会将事务中的所有命令都执⾏完

毕，然后才去处理其他客户端的命令请求。

在传统的关系式数据库中，常常⽤ ACID 性质来检验事务功能的可靠性和安全性。在 Redis 中，事务总是具有原⼦性（Atomicity）、⼀致

性

（Consistency）和隔离性（Isolation），并且当 Redis 运⾏在某种特定的持久化模式下时，事务也具有持久性（Durability）。

【注意】

事物具有原⼦性指的是，数据库将事务中的多个操作当做⼀个整体来执⾏，服务器要么执⾏事务中的所有操作，要么就⼀个操作也不执⾏。

对于Redis的事务功能来说，事务队列中的命令要么就全部都执⾏，要么就⼀个都不执⾏，因此Redis的事务是具有原⼦性的。

但是，Redis的事务和传统的关系型数据库事务的最⼤区别在于，Redis不⽀持事务回滚机制，即使事务队列中的某个命令在执⾏期间出现

了错误，整个事务也会继续执⾏下去，直到将事务队列中的所有命令都执⾏完毕。

解释：作者在事务功能的⽂档解释说，不⽀持事务回滚是因为这种复杂的功能和Redis追求简单⾼效的设计主旨不相符，并且他认

为，Redis事务的执⾏时错误通常都是编程错误产⽣的，这种错误通常只会出现开发环境中，⽽很少会在实际⽣产环境中出现。

如何保证缓存与数据库数据的⼀致性

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Cheng-Dashi

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