Redis為什麼是單線程的
一、前言
最近在學習Redis，這篇文章就來簡單聊聊一道常考的面試題——Redis為什麼是單線程的。廢話不多說，直接開始吧。
二、正文
2.1 為什麼需要多線程
首先，現在的CPU一般都是由多個核心組成，每個核心可以認為是一個獨立的處理器，它們能夠並行地處理任務。所以，如果我們的CPU是多核的，但是程序是單線程的，那麼執行程序時，這個線程在某一個時刻只能在一個核心上運行，而其它的核心卻是空閑的（如果沒有其他程序的話）。所以，為了提高CPU的使用率，我們可以創建多個線程，每個線程處理任務的一部分（每個部分互不依賴），而每個核心執行一個線程，此時CPU的使用率將提高，程序的運行速度自然也就加快了。
除此之外，假設我們的程序有A、B、C三個任務需要執行，但是由於我們的程序使用的是單線程，這些任務只能輪流執行，A執行完畢只後，才能執行B，B執行完畢只後，才能執行C。這也就意味着，在單線程的環境下，一個新的任務，需要等待它之前的任務執行完畢之後，才能被執行。假設A任務是一個非常耗時的任務，那麼後面的B、C需要等待較長的一段時間，才能被執行，這樣的話提交B、C任務的用戶，需要等待較長的時間，才能得到響應。如果使用的是多線程，那麼每個線程被分配到不同的核心上，可以並行地執行；若核心數量不夠，CPU將採用時間片輪轉算法，輪流為每一個線程分配時間片執行，這樣後續到達的任務，也可以並發地執行，而不需要等待之前任務的完成。此時，後續到達的任務，也可以較早地得到響應，任務的響應速度變得更加均勻。
2.2 如何理解Redis的單線程
這裡需要注意一個問題，我們所說的Redis的單線程，不是指Redis程序真的只會有一個線程。這裡所說的單線程，指的是Redis處理客戶端發來的數據操作請求（增刪改查），只會使用一個線程去執行。但是實際上，Redis在執行其他操作的時候，可能會開啟多個進程或線程，比如說持久化。Redis執行BGSAVE指令，進行快照持久化時，就會fork出一個子進程，然後子進程去創建快照，完成持久化操作。
2.3 Redis為什麼使用單線程
官方解釋如下：因為Redis是基於內存的操作，CPU不是Redis的瓶頸，Redis的瓶頸最有可能是機器內存的大小或者網絡帶寬。既然單線程容易實現，而且CPU不會成為瓶頸，那就順理成章地採用單線程的方案了。
上面的解釋不是很好理解，我就簡單說一說我自己的理解吧。我們知道，Redis將數據存放在內存當中，這也就意味着，Redis在操作數據時，不需要進行磁盤I/O。磁盤I/O是一個比較耗時的操作，所以對於需要進行磁盤I/O的程序，我們可以使用多線程，在某個線程進行I/O時，CPU切換到當前程序的其他線程執行，以此減少CPU的等待時間。而Redis直接操作內存中的數據，所以使用多線程並不能有效提升效率，相反，使用多線程反倒會因為需要進行線程的切換而降低效率。
有人可能會疑惑，數據是由CPU進行處理，Redis的數據存放在內存中，將內存中的數據讀入CPU時，CPU不是依然需要等待嗎，為什麼不能在等待數據從內存讀入CPU期間執行其他線程，以此提高CPU的使用率呢？這個問題的答案很簡單，內存的讀寫速度雖然比CPU慢很多，但是也是非常快的。CPU切換線程需要花費一定的時間，而多次切換線程所花費的時間，可能比直接使用單線程執行相同的任務，花費的時間要更多，這是非常不划算的。
除此之外，使用多線程的話，多個線程間進行同步，保證線程的安全，也是需要開銷的。尤其是Redis的數據結構都是一些實現較為簡單的集合結構，若使用多線程，將會頻繁地發生線程衝突，線程的競爭頻率較高，反倒會拖慢Redis的響應速度。
綜上所述，Redis為了保持簡單和高效，自然而然地就使用了單線程。
2.4 Redis如何提高CPU的使用率
前面也提過，現在的CPU一般都有多個核心，每個核心可以單獨執行。Redis處理客戶端請求使用單線程，那麼自然而然，無法將CPU的所有核心都佔用，也就造成了資源的浪費。而解決的方式也比較簡單，我們可以在同一個服務器上開啟多個Redis程序，每個Redis程序使用不同的端口，相互獨立，以此提高CPU的使用率。而這多個Redis程序可以配置成主從節點，共同為一個程序服務，也可以相互獨立，服務於多個程序。
三、總結
以上就對Redis為何使用單線程，做了一個大致的介紹，總的來說，Redis使用單線程的原因就是：多線程並不能有效提升Redis的性能，相反可能還會降低性能，所以自然而然使用單線程。希望這篇博客對有需要的人有所幫助 ，若存在錯誤或者不足，歡迎指正和補充。
四、參考
- 《Java並發編程的藝術》
- //blog.csdn.net/u011663149/article/details/85307615
