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，不知道大家能否理解這里的關系？比如說我現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去做的，但是如果你要實現高并發是肯定要高性能的！

哪怕你是開多線程，甚至是開多個虛擬線程，協程等，你確實可以n多并發請求一起處理，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據的持久化、客戶端連接的管理等任務。

Redis的單線程模型簡化了數據結構的訪問和修改操作，避免了多線程環境下的競態條件、線程切換和鎖的開銷。這使得Redis在執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聽和處理大量客戶端并發發過來的請求，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，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數據庫，當然你也可以認為他是一種緩存系統，但是其實把他內存kv數據庫也是沒問題的！

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多路復用監聽所有客戶端的請求，然后自己處理請求，基于內存做數據操作，單線程模型好處就在于不用對內存數據結構加鎖了，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據結構加鎖串行，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、高效的數據結構

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據結構。Redis的每種數據類型都有其特定的數據結構來支持，這些數據結構不僅優化了內存的使用，還提高了數據操作的效率。

例如，Redis的字符串類型使用了SDS（Simple Dynamic String）來存儲，這種數據結構不僅能夠動態地擴展和縮減內存，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，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據結構，所以redis基于內存數據結構實現數據操作的時候，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據庫，它的所有數據都存儲在內存中。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數據的大小和類型來動態地調整內存的使用，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據，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據結構和內存分配管理上做了深度優化，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能夠同時監聽多個客戶端的連接，并在有數據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連接，而不需要為每個連接都創建一個線程或進程。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聽大量的客戶端連接的請求，這樣大量客戶端請求并發過來，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、網絡優化

Redis在網絡方面也做了很多優化來提高性能。首先，Redis使用了TCP/IP協議來進行網絡通信，這使得數據的傳輸更加穩定和高效。

其次，Redis還使用了一種叫做“Pipeline”的技術來減少網絡往返次數。通過Pipeline，客戶端可以將多個命令一次性發送給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據庫，但它也提供了持久化的機制來將數據保存到磁盤上。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據寫入到磁盤上。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據的可靠性，并且在恢復數據時也非常高效。

這個持久化的機制也很關鍵，因為他決定了redis可以把內存數據持久化到磁盤，也決定了redis不光是做緩存，還可以做kv數據庫，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據結構、內存的高效使用、I/O多路復用、網絡優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！