从零单排学Redis【黄金】

只有光头才能变强

好的,今天我们要上黄金段位了,如果还没经历过青铜和白银阶段的,可以先去蹭蹭经验再回来:

看过相关Redis基础的同学可以知道Redis是单线程的,很多面试题也很可能会问到“为什么Redis是单线程的还那么快”。

这篇文章来讲讲单线程的内部的原理

文本力求简单讲清每个知识点,希望大家看完能有所收获

一、基础铺垫

在讲解Redis之前,我们先来一些基础的铺垫,有更好的阅读体验。

1.1网路编程

我们在初学Java的时候肯定会学过网络编程这一章节的,当时学完写的应用可能就是“网络聊天室”。

写出来的效果可能就是在console噼里啪啦的输入数据,然后噼里啪啦的返回数据,就完事了..(扎心了)

网络编程可简单分为TCP和UPD两种,一般我们更多关注的是TCP。TCP网络编程在Java中封装成Socket和SocketServer,我们来回顾一下最简单的TCP网络编程吧:

TCP客户端

public class ClientDemo { public static void main(String[] args) throws IOException { //创建发送端的Socket对象 Socket s = new Socket("192.168.1.106",8888); //Socket对象可以获取输出流 OutputStream os = s.getOutputStream(); os.write("hello,tcp,我来了".getBytes()); s.close(); } }

TCP服务端:

public class ServerDemo { public static void main(String[] args) throws IOException { //创建接收端的Socket对象 ServerSocket ss = new ServerSocket(8888); //监听客户端连接,返回一个对应的Socket对象 //侦听并接受到此套接字的连接,此方法会阻塞 Socket s = ss.accept(); //获取输入流,读取数据 InputStream is = s.getInputStream(); byte[] bys = new byte[1024]; int len = is.read(bys); String str = new String (bys,0,len); String ip = s.getInetAddress().getHostAddress(); System.out.println(ip + " ---" +str); //释放资源 s.close(); //ss.close(); } }

上面的代码就可以实现:客户端向服务器发送数据,服务端能够接收客户端发送过来的数据

1.2IO多路复用

之前我已经写过Java NIO的文章了,Java的NIO也是基于IO多路复用模型的,建议先去看一下再回来,文章写得挺详细和通俗的了:

这里就简单回顾一下吧:

I/O多路复用的特点是通过一种机制一个进程能同时等待多个文件描述符,而这些文件描述符其中的任意一个进入读就绪状态、等等,select()函数就可以返回。

select/epoll的优势并不是对于单个连接能处理得更快,而是在于能处理更多的连接

说白了,使用IO多路复用机制的,一般自己会有一套事件机制,使用一个线程或者进程监听这些事件,如果这些事件被触发了,则调用对应的函数来处理。

二、Redis事件

Redis服务器是一个事件驱动程序,主要处理以下两类事件:

文件事件:文件事件其实就是对Socket操作的抽象,Redis服务器与Redis客户端的通信会产生文件事件,服务器通过监听并处理这些事件来完成一系列的网络操作

时间事件:时间事件其实就是对定时操作的抽象,前面我们已经讲了RDB、AOF、定时删除键这些操作都可以由服务端去定时或者周期去完成,底层就是通过触发时间事件来实现的!

2.1文件事件

Redis开发了自己的网络事件处理器,这个处理器被称为文件事件处理器

文件事件处理器由四部分组成:

文件事件处理器组成

文件事件处理器使用I/O多路复用程序来同时监听多个Socket。当被监听的Socket准备好执行连接应答(accept)、读取(read)等等操作时,与操作相对应的文件事件就会产生,根据文件事件来为Socket关联对应的事件处理器,从而实现功能。

要值得注意的是:Redis中的I/O多路复用程序会将所有产生事件的Socket放到一个队列里边,然后通过这个队列以有序、同步、每次一个Socket的方式向文件事件分派器传送套接字。也就是说:当上一个Socket处理完毕后,I/O多路复用程序才会向文件事件分派器传送下一个Socket。

首先,IO多路复用程序首先会监听着Socket的AE_READABLE事件,该事件对应着连接应答处理器

可以理解简单成SocketServet.accpet()

监听着Socket的AE_READABLE事件

此时,一个名字叫做3y的Socket要连接服务器啦。服务器会用连接应答处理器处理。创建出客户端的Socket,并将客户端的Socket与命令请求处理器进行关联,使得客户端可以向服务器发送命令请求。

相当于Socket s = ss.accept();,创建出客户端的Socket,然后将该Socket关联命令请求处理器

此时客户端就可以向主服务器发送命令请求了

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