Redis为什么是单线程的

一、前言

  最近在学习Redis，这篇文章就来简单聊聊一道常考的面试题——Redis为什么是单线程的。废话不多说，直接开始吧。

二、正文

2.1 为什么需要多线程

  首先，现在的CPU一般都是由多个核心组成，每个核心可以认为是一个独立的处理器，它们能够并行地处理任务。所以，如果我们的CPU是多核的，但是程序是单线程的，那么执行程序时，这个线程在某一个时刻只能在一个核心上运行，而其它的核心却是空闲的（如果没有其他程序的话）。所以，为了提高CPU的使用率，我们可以创建多个线程，每个线程处理任务的一部分（每个部分互不依赖），而每个核心执行一个线程，此时CPU的使用率将提高，程序的运行速度自然也就加快了。

  除此之外，假设我们的程序有A、B、C三个任务需要执行，但是由于我们的程序使用的是单线程，这些任务只能轮流执行，A执行完毕只后，才能执行B，B执行完毕只后，才能执行C。这也就意味着，在单线程的环境下，一个新的任务，需要等待它之前的任务执行完毕之后，才能被执行。假设A任务是一个非常耗时的任务，那么后面的B、C需要等待较长的一段时间，才能被执行，这样的话提交B、C任务的用户，需要等待较长的时间，才能得到响应。如果使用的是多线程，那么每个线程被分配到不同的核心上，可以并行地执行；若核心数量不够，CPU将采用时间片轮转算法，轮流为每一个线程分配时间片执行，这样后续到达的任务，也可以并发地执行，而不需要等待之前任务的完成。此时，后续到达的任务，也可以较早地得到响应，任务的响应速度变得更加均匀。

2.2 如何理解Redis的单线程

  这里需要注意一个问题，我们所说的Redis的单线程，不是指Redis程序真的只会有一个线程。这里所说的单线程，指的是Redis处理客户端发来的数据操作请求（增删改查），只会使用一个线程去执行。但是实际上，Redis在执行其他操作的时候，可能会开启多个进程或线程，比如说持久化。Redis执行BGSAVE指令，进行快照持久化时，就会fork出一个子进程，然后子进程去创建快照，完成持久化操作。

2.3 Redis为什么使用单线程

  官方解释如下：因为Redis是基于内存的操作，CPU不是Redis的瓶颈，Redis的瓶颈最有可能是机器内存的大小或者网络带宽。既然单线程容易实现，而且CPU不会成为瓶颈，那就顺理成章地采用单线程的方案了。

  上面的解释不是很好理解，我就简单说一说我自己的理解吧。我们知道，Redis将数据存放在内存当中，这也就意味着，Redis在操作数据时，不需要进行磁盘I/O。磁盘I/O是一个比较耗时的操作，所以对于需要进行磁盘I/O的程序，我们可以使用多线程，在某个线程进行I/O时，CPU切换到当前程序的其他线程执行，以此减少CPU的等待时间。而Redis直接操作内存中的数据，所以使用多线程并不能有效提升效率，相反，使用多线程反倒会因为需要进行线程的切换而降低效率。

  有人可能会疑惑，数据是由CPU进行处理，Redis的数据存放在内存中，将内存中的数据读入CPU时，CPU不是依然需要等待吗，为什么不能在等待数据从内存读入CPU期间执行其他线程，以此提高CPU的使用率呢？这个问题的答案很简单，内存的读些速度虽然比CPU慢很多，但是也是非常快的。CPU切换线程需要花费一定的时间，而多次切换线程所花费的时间，可能比直接使用单线程执行相同的任务，花费的时间要更多，这是非常不划算的。

  除此之外，使用多线程的话，多个线程间进行同步，保证线程的安全，也是需要开销的。尤其是Redis的数据结构都是一些实现较为简单的集合结构，若使用多线程，将会频繁地发生线程冲突，线程的竞争频率较高，反倒会拖慢Redis的响应速度。

  综上所述，Redis为了保持简单和高效，自然而然地就使用了单线程。

2.4 Redis如何提高CPU的使用率

  前面也提过，现在的CPU一般都有多个核心，每个核心可以单独执行。Redis处理客户端请求使用单线程，那么自然而然，无法将CPU的所有核心都占用，也就造成了资源的浪费。而解决的方式也比较简单，我们可以在同一个服务器上开启多个Redis程序，每个Redis程序使用不同的端口，相互独立，以此提高CPU的使用率。而这多个Redis程序可以配置成主从节点，共同为一个程序服务，也可以相互独立，服务于多个程序。

三、总结

  以上就对Redis为何使用单线程，做了一个大致的介绍，总的来说，Redis使用单线程的原因就是：多线程并不能有效提升Redis的性能，相反可能还会降低性能，所以自然而然使用单线程。希望这篇博客对有需要的人有所帮助 ，若存在错误或者不足，欢迎指正和补充。

四、参考

• 《Java并发编程的艺术》
• https://blog.csdn.net/u011663149/article/details/85307615