3. redis 为什么这么快？
Redis 的速度之所以如此之快，主要归功于以下几个关键因素：
1. 基于内存的存储
Redis 是一个内存数据库，这意味着它将所有数据都存储在内存中，而不是磁盘上。内存的读写速度远远高于磁盘的读写速度，因此 Redis 的数据访问非常迅速。此外，内存中的数据操作（如读取、写入、更新等）几乎可以在微秒级别内完成，这使得 Redis 能够处理大量的并发请求。
2. 高效的数据结构
Redis 使用了一些高度优化的数据结构，这些数据结构不仅节省了内存空间，还提供了快速的数据操作。常见的 Redis 数据结构包括：
- 字符串（String）：简单动态字符串（SDS），比C语言中的字符串处理更高效。
- 哈希（Hash）：适用于存储对象和映射表，具有高效的哈希算法。
- 列表（List）：双向链表，提供高效的插入和删除操作。
- 集合（Set）和有序集合（Sorted Set）：基于哈希表和跳跃表（Skip List），在保持元素唯一性的同时提供高效的查找和排序功能。
这些数据结构的实现方式都经过精心设计，能够在内存中以极高的速度执行操作。
3. 单线程架构
Redis 采用了单线程的事件驱动架构，避免了多线程编程中常见的锁争用、线程切换等问题。单线程架构的优势包括：
- 避免了上下文切换：多线程通常需要在不同线程之间切换上下文，而这会带来额外的性能开销。单线程则完全避免了这个问题。
- 没有锁竞争：多线程编程中常见的锁竞争、死锁等问题在单线程模型中不存在，因此可以节省处理锁相关问题的时间。
- 处理请求快速且简单：单线程意味着一次只能处理一个请求，但由于 Redis 的操作速度极快，这种设计反而简化了实现，并且在大多数情况下也能处理大量并发请求。
4. I/O 多路复用
虽然 Redis 是单线程的，但它通过 I/O 多路复用（IO multiplexing）技术实现了同时处理多个连接的能力。I/O 多路复用允许 Redis 在单线程中同时处理多个网络请求，并且能够高效地响应大量的并发连接。常见的 I/O 多路复用机制包括 select、poll、epoll 等。
5. 紧凑的二进制协议
Redis 使用的是简单、紧凑的二进制通信协议（RESP：Redis Serialization Protocol），这使得客户端与服务器之间的通信开销非常小。紧凑的协议设计减少了每次请求/响应中的数据传输量，加快了网络传输速度。
6. 持久化机制的优化
虽然 Redis 是一个内存数据库，但它也提供了多种持久化选项（如 RDB 快照和 AOF 追加日志）。Redis 的持久化机制是异步执行的，这意味着持久化操作不会阻塞主线程的读写操作，从而不会影响实时的操作性能。此外，Redis 在持久化时使用了增量式的方式，避免了大量的磁盘 I/O 操作。
7. 优秀的代码实现
Redis 的代码高度优化且精简，去除了冗余和复杂的逻辑。这种高效的代码实现大大减少了操作的开销，从而提升了性能。
8. 灵活的内存管理
Redis 使用了一种高效的内存分配器，如 jemalloc，它能够更好地管理内存碎片，并且能快速地分配和释放内存。这使得 Redis 在处理大量小对象时性能依然优越。
9. 数据结构操作的优化
Redis 对每个数据结构的操作都进行了高度优化。比如，在 zset（有序集合）中，使用了跳跃表（Skip List）来实现高效的范围查询和插入操作。在列表结构中，Redis 使用双向链表实现高效的头尾插入和删除操作。
总结
Redis 之所以能够如此之快，得益于其基于内存的存储、优化的数据结构、单线程架构、I/O 多路复用技术、紧凑的协议设计、优化的持久化机制和高效的内存管理等多方面的优势。这些特点使得 Redis 在处理大量并发请求和实时数据存取时能够表现出色，是性能敏感型应用场景下的理想选择。