今天給大家分享一下Redis為什么速度這么快的原因，之前有一個小伙伴對Redis的內核原理掌握的一知半解，跟我們說出去面試的時候，面試官問他為什么Redis速度這么快，結果他就說一個Redis是單線程的，回答的非常簡單。

結果呢，自然面試官是非常的不滿意了，后來隨便問了幾個問題就讓他走了回去等通知了，實際上也不能說回答的就不對，但是必須要說的是，人家問你redis為什么快，結果你就回答一個因為是單線程，那肯定回答的是很不好，而且很不全面?。?！

因為redis的超高性能決定了他能抗超高并發(fā)，不知道大家能否理解這里的關系？比如說我現(xiàn)在有一個線程來處理請求，一個請求需要耗費100ms，那我一秒也就處理10個請求，對不對？那如果我一個請求耗費1ms呢？我每秒可以處理1000個請求對不對？那如果我一個請求只要微秒級呢，比如就0.1ms，或者0.01ms呢？

是不是我就可以每秒處理了10000個請求，甚至10w個請求了？這是不是就可以高并發(fā)了？所以大家可以記住一個關鍵點，高性能并不一定是為了高并發(fā)去做的，但是如果你要實現(xiàn)高并發(fā)是肯定要高性能的！

哪怕你是開多線程，甚至是開多個虛擬線程，協(xié)程等，你確實可以n多并發(fā)請求一起處理，但是只要你每個請求處理太慢了，那一定是歇菜，最后你的實際并發(fā)處理能力還是會拉下來的！所以大家往往都知道redis是高性能而且高并發(fā)的，但是對這個底層的原理一定要能夠全面的掌握，出去面試聊到redis，要全面的把redis說清楚！

下面我們就來系統(tǒng)性的分析一下redis為什么會這么快？

一、Redis的單線程模型

首先，我們要明確一點，Redis確實是單線程的。但這并不意味著Redis就只有一個線程在工作。實際上，Redis的工作模型是基于事件的，它使用了一個主線程來處理所有的客戶端請求，而其他的后臺線程則負責數(shù)據(jù)的持久化、客戶端連接的管理等任務。

Redis的單線程模型簡化了數(shù)據(jù)結構的訪問和修改操作，避免了多線程環(huán)境下的競態(tài)條件、線程切換和鎖的開銷。這使得Redis在執(zhí)行命令時能夠保持極高的效率。

所以聊到redis很快的時候，單線程模型是沒問題的，確實是單線程在處理所有的請求，而且走了一個io多路復用，所以可以一個線程監(jiān)聽和處理大量客戶端并發(fā)發(fā)過來的請求，但是大家可以考慮一下，正如上面我們說的，如果你要高并發(fā)的話，是不是你每個請求的處理速度要超快？基本上就得在0.1ms這個級別，然后才能單機輕松每秒上萬并發(fā)，對不對？

所以，其實redis速度超快的一個核心原因，還在于他所有的操作都是基于內存來做的！也就是說redis可以認為是一種基于內存的kv數(shù)據(jù)庫，當然你也可以認為他是一種緩存系統(tǒng)，但是其實把他內存kv數(shù)據(jù)庫也是沒問題的！

所以正是因為他是基于內存的，所以redis 6.0以前都是用的是單線程工作模型，一個線程io多路復用監(jiān)聽所有客戶端的請求，然后自己處理請求，基于內存做數(shù)據(jù)操作，單線程模型好處就在于不用對內存數(shù)據(jù)結構加鎖了，避免了加鎖同步的等待開銷，進一步提升了性能，否則多線程模型還要頻繁對內存數(shù)據(jù)結構加鎖串行，也很影響性能！

不過要注意的事redis 6.0以后引入了多線程模型，但是在redis 6.0以前主要還是單線程模型為主的！

二、高效的數(shù)據(jù)結構

接著上面說，Redis之所以快，除了單線程模型外，還得益于它使用了一系列高效的內存里的數(shù)據(jù)結構。Redis的每種數(shù)據(jù)類型都有其特定的數(shù)據(jù)結構來支持，這些數(shù)據(jù)結構不僅優(yōu)化了內存的使用，還提高了數(shù)據(jù)操作的效率。

例如，Redis的字符串類型使用了SDS（Simple Dynamic String）來存儲，這種數(shù)據(jù)結構不僅能夠動態(tài)地擴展和縮減內存，還能減少內存的碎片化。而列表類型則使用了雙向鏈表或壓縮列表來實現(xiàn)，這使得列表的插入和刪除操作都能在O(1)的時間復雜度內完成。

正是有一堆高效設計的內存數(shù)據(jù)結構，所以redis基于內存數(shù)據(jù)結構實現(xiàn)數(shù)據(jù)操作的時候，效率非常的高！

三、內存的高效使用

那既然Redis是一種基于內存的數(shù)據(jù)庫，它的所有數(shù)據(jù)都存儲在內存中。相比于磁盤I/O操作，內存訪問的速度要快得多。而Redis在內存使用上也做了很多優(yōu)化。

首先，Redis使用了一種叫做“內存分配器”的東西來管理內存的分配和釋放。這個內存分配器能夠根據(jù)數(shù)據(jù)的大小和類型來動態(tài)地調整內存的使用，減少了內存的浪費。

其次，Redis還使用了一種叫做“LRU（Least Recently Used）”的算法來淘汰長時間未訪問的數(shù)據(jù)，這保證了內存的有效利用。

說白了就是redis為了保證高性能，一個單線程模型避免并發(fā)同步加鎖，一個基于內存來高速操作，一個就是對內存的使用在內存數(shù)據(jù)結構和內存分配管理上做了深度優(yōu)化，這些決定了redis的超高性能。

四、I/O多路復用

Redis使用了I/O多路復用技術來處理客戶端的請求。這意味著Redis能夠同時監(jiān)聽多個客戶端的連接，并在有數(shù)據(jù)可讀或可寫時立即進行處理。這種技術使得Redis能夠高效地處理大量的并發(fā)連接，而不需要為每個連接都創(chuàng)建一個線程或進程。這不僅減少了線程切換的開銷，還提高了系統(tǒng)的吞吐量。

這個其實也很關鍵，因為redis速度要快，那么就必須可以一個線程同時監(jiān)聽大量的客戶端連接的請求，這樣大量客戶端請求并發(fā)過來，一個線程才可以快速的輪詢所有請求，每個請求都快速的 基于內存在0.1ms量級以內快速完成，甚至是0.01ms量級，這樣就可以在每秒輕松處理1w甚至幾萬，十萬個請求了！

五、網絡優(yōu)化

Redis在網絡方面也做了很多優(yōu)化來提高性能。首先，Redis使用了TCP/IP協(xié)議來進行網絡通信，這使得數(shù)據(jù)的傳輸更加穩(wěn)定和高效。

其次，Redis還使用了一種叫做“Pipeline”的技術來減少網絡往返次數(shù)。通過Pipeline，客戶端可以將多個命令一次性發(fā)送給Redis服務器，并由服務器一次性返回結果，這大大降低了網絡延遲。

六、持久化機制

雖然Redis是一種基于內存的數(shù)據(jù)庫，但它也提供了持久化的機制來將數(shù)據(jù)保存到磁盤上。Redis的持久化主要有兩種方式：RDB和AOF。

RDB是一種快照式的持久化方式，它會在指定的時間間隔內將內存中的數(shù)據(jù)寫入到磁盤上。而AOF則是一種追加式的持久化方式，它會將每個寫操作都追加到文件的末尾。

這兩種持久化方式都可以保證數(shù)據(jù)的可靠性，并且在恢復數(shù)據(jù)時也非常高效。

這個持久化的機制也很關鍵，因為他決定了redis可以把內存數(shù)據(jù)持久化到磁盤，也決定了redis不光是做緩存，還可以做kv數(shù)據(jù)庫，而且基于后臺線程異步持久化也可以保證redis純內存操作，進一步確保了redis速度很快。

七、總結

所以Redis之所以快，并不是僅僅因為它使用了單線程模型，還得益于它高效的數(shù)據(jù)結構、內存的高效使用、I/O多路復用、網絡優(yōu)化以及持久的機制等多方面的因素。在未來的學習和工作中，我們要更加注重對技術細節(jié)的深入探究和理解，不斷提高自己的技術水平。同時，我也希望這篇文章能夠幫助到那些對Redis感興趣的朋友們，讓我們一起在技術的道路上不斷前行！