面试题答案
一键面试1. 锁竞争问题
问题分析
在高并发环境下，多个客户端同时尝试获取锁，导致大量的请求在Redis中竞争锁资源，增加网络开销和Redis的负载，降低系统的并发处理能力。
解决方案
- 优化锁粒度：尽可能细化锁的粒度，只对关键部分加锁，减少锁的竞争范围。例如，在一个电商系统中，针对不同商品的库存操作使用不同的锁，而不是对整个库存模块使用一把锁。
- 采用公平锁：Redis本身没有内置公平锁机制，但可以通过Zset数据结构实现。每个请求获取锁时，向Zset中添加一个带有时间戳的元素，获取锁时按照时间戳顺序依次获取，保证先请求的先获得锁。
性能、可扩展性和复杂性权衡
- 性能：优化锁粒度可以提高系统的并发性能，减少锁等待时间；公平锁会增加一定的性能开销，因为每次获取锁需要进行排序操作。
- 可扩展性：细化锁粒度有利于系统的水平扩展，多个客户端可以同时操作不同的锁资源；公平锁在大规模并发下，由于排序操作可能影响可扩展性。
- 复杂性：优化锁粒度需要对业务逻辑有深入理解，增加了业务代码的复杂性；实现公平锁也增加了代码的复杂度，需要额外维护Zset数据结构。
2. 死锁问题
问题分析
当一个客户端获取锁后，由于程序异常、网络故障等原因未能及时释放锁，导致其他客户端永远无法获取该锁，形成死锁。
解决方案
- 设置锁的过期时间：在获取锁时，同时设置一个合理的过期时间。例如，使用SETNX命令获取锁时，同时使用EXPIRE命令设置过期时间，确保即使客户端出现异常，锁也能在一定时间后自动释放。
- 使用Watchdog机制：对于长时间运行的任务，使用Watchdog在任务执行期间自动延长锁的过期时间。例如，在Redisson框架中，当一个客户端持有锁的时间超过了看门狗的检查时间（默认30秒），看门狗会自动延长锁的有效期。
性能、可扩展性和复杂性权衡
- 性能：设置锁过期时间可能会导致任务还未完成锁就过期，从而引发数据一致性问题；Watchdog机制需要额外的线程定时检查，增加了一定的性能开销。
- 可扩展性：两种方案对可扩展性影响较小，都可以在分布式环境中使用。
- 复杂性：设置过期时间简单直接，但需要合理设置过期时间；Watchdog机制实现相对复杂，需要额外的线程管理和时间控制。
3. 数据一致性问题
问题分析
在读写锁分离机制中，读锁允许并发读取，可能会读取到旧数据；写锁在写入数据后，由于网络延迟等原因，其他节点可能无法及时获取到最新数据，导致数据不一致。
解决方案
- 读写锁一致性策略：对于读锁，采用Read-Your-Writes一致性策略，即客户端在写入数据后，一定时间内的读请求直接从写入的节点读取数据，避免读取到旧数据。对于写锁，使用同步复制或异步复制机制确保数据在多个节点之间的一致性。例如，在Redis Sentinel或Redis Cluster中，可以配置同步复制的节点数量，确保数据至少同步到一定数量的节点后才返回成功。
- 版本号控制：为数据添加版本号，每次写入操作版本号递增。读取数据时，同时读取版本号，当发现版本号不一致时，重新读取数据。
性能、可扩展性和复杂性权衡
- 性能：Read-Your-Writes策略会增加读请求的复杂性和网络开销；同步复制会降低写操作的性能，而异步复制可能在短时间内存在数据不一致。版本号控制增加了每次读写操作的额外开销。
- 可扩展性：Read-Your-Writes策略在大规模分布式环境下可能会增加网络压力，影响可扩展性；同步复制对可扩展性有一定限制，异步复制相对较好；版本号控制对可扩展性影响较小。
- 复杂性：Read-Your-Writes策略和版本号控制增加了业务代码的复杂性；同步复制和异步复制需要对Redis的配置和集群管理有深入了解，增加了运维的复杂性。