Redis單線程解讀

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　　之前面試時被面試官問了一個問題，Redis是多線程還是單線程的？依稀記得Redis為單線程，其更深層次的技術原理完全懵逼。所以此篇文章旨在解讀Redis為什麼為單線程。

1、基本原理 
採用多路 I/O 複用技術可以讓單個線程高效的處理多個串連請求（盡量減少網路IO的時間消耗） 
（1）為什麼不採用多進程或多執行緒？

多執行緒可能涉及到鎖 
多執行緒會涉及到線程切換而消耗CPU

（2）單線程處理的缺點？

無法發揮多核CPU效能，不過可以通過在單機開多個Redis執行個體來完善

2、Redis不存線上程安全問題？ 
Redis採用了線程封閉的方式，把任務封閉在一個線程，自然避免了安全執行緒問題，不過對於需要依賴多個redis操作的複合操作來說，依然需要鎖，而且有可能是分布式鎖

3、什麼是多路I/O複用（Epoll） 
（1） 網路IO都是通過Socket實現，Server在某一個連接埠持續監聽，用戶端通過Socket（IP+Port）與伺服器建立串連（ServerSocket.accept），成功建立串連之後，就可以使用Socket中封裝的InputStream和OutputStream進行IO互動了。針對每個用戶端，Server都會建立一個新線程專門用於處理 
（2） 預設情況下，網路IO是阻塞模式，即伺服器線程在資料到來之前處於【阻塞】狀態，等到資料到達，會自動喚醒伺服器線程，著手進行處理。阻塞模式下，一個線程只能處理一個流的IO事件 
（3） 以下三種思路

（1）非阻塞【忙輪詢】：採用死迴圈方式輪詢每一個流，如果有IO事件就處理，這樣可以使得一個線程可以處理多個流，但是效率不高，容易導致CPU空轉

（2）Select代理（無差別輪詢）：可以觀察多個流的IO事件，如果所有流都沒有IO事件，則將線程進入阻塞狀態，如果有一個或多個發生了IO事件，則喚醒線程去處理。但是還是得遍曆所有的流，才能找出哪些流需要處理。如果流個數為N，則時間複雜度為O（N）

（3）Epoll代理：Select代理有一個缺點，線程在被喚醒後輪詢所有的Stream，還是存在無效操作。 Epoll會哪個流發生了怎樣的I/O事件通知處理線程，因此對這些流的操作都是有意義的，複雜度降低到了O(1)

Redis的高並發和快速原因很多，總結一下幾點：

        1. Redis是純記憶體資料庫，一般都是簡單的存取操作，線程佔用的時間很多，時間的花費主要集中在IO上，所以讀取速度快。

        2. 再說一下IO，Redis使用的是非阻塞IO，IO多工，使用了單線程來輪詢描述符，將資料庫的開、關、讀、寫都轉換成了事件，減少了線程切換時內容相關的切換和競爭。

        3. Redis採用了單線程的模型，保證了每個操作的原子性，也減少了線程的環境切換和競爭。

        4. 另外，資料結構也幫了不少忙，Redis全程使用hash結構，讀取速度快，還有一些特殊的資料結構，對資料存放區進行了最佳化，如壓縮表，對短資料進行壓縮儲存，再如，跳錶，使用有序的資料結構加快讀取的速度。

        5. 還有一點，Redis採用自己實現的事件分離器，效率比較高，內部採用非阻塞的執行方式，吞吐能力比較大。

Redis單線程解讀