如何使用 Redis 实现一个排行榜？
大家好呀，今天是编程导航 30 天面试题挑战的第十四天，一起来看看今天有哪些优质面试题吧。
后端
题目一
如何使用 Redis 实现一个排行榜？
官方解析
使用 Redis 可以很方便地实现一个排行榜，以下是一种实现方法：
使用有序集合（Sorted Set）来存储排行榜数据，以用户得分作为分数(score)，用户 ID 作为成员(member)。
当用户得分改变时，使用 Redis 的 ZADD 命令将用户的分数更新到有序集合中。
获取排行榜数据时，使用 Redis 的 ZREVRANGE 命令按分数倒序获取有序集合中的成员。
可以使用 Redis 的 ZSCORE 命令获取某个用户的分数，或使用 ZREVRANK 命令获取某个用户的排名。
以下是一个简单的 Node.js 实现：
const redis = require('redis');
const client = redis.createClient();
// 将用户得分更新到排行榜中
function updateScore(userId, score) {
client.zadd('leaderboard', score, userId, (err, res) => {
if (err) {
console.error('Error updating score:', err);
}
});
}
// 获取排行榜数据
function getLeaderboard() {
return new Promise((resolve, reject) => {
client.zrevrange('leaderboard', 0, -1, 'WITHSCORES', (err, res) => {
if (err) {
reject(err);
} else {
const leaderboard = [];
for (let i = 0; i < res.length; i += 2) {
leaderboard.push({
userId: res[i],
score: parseInt(res[i + 1])
});
}
resolve(leaderboard);
}
});
});
}
// 获取某个用户的分数
function getScore(userId) {
return new Promise((resolve, reject) => {
client.zscore('leaderboard', userId, (err, res) => {
if (err) {
reject(err);
} else {
resolve(parseInt(res));
}
});
});
}
// 获取某个用户的排名
function getRank(userId) {
return new Promise((resolve, reject) => {
client.zrevrank('leaderboard', userId, (err, res) => {
if (err) {
reject(err);
} else {
resolve(res === null ? null : res + 1);
}
});
});
}
// 示例代码
updateScore('user1', 100);
updateScore('user2', 200);
updateScore('user3', 300);
getLeaderboard().then((leaderboard) => {
console.log('Leaderboard:', leaderboard);
});
getScore('user1').then((score) => {
console.log('User1 score:', score);
});
getRank('user1').then((rank) => {
console.log('User1 rank:', rank);
});
在实际应用中，还可以根据需要进行排行榜数据的缓存和更新策略等优化。
鱼友的精彩回答
爱吃鱼蛋的回答
Redis 实现排行榜是 Redis 中一个很常见的场景，主要使用的是 ZSet 进行实现，下面是为什么选用 ZSet：
有序性：排行榜肯定需要实现一个排序的功能，在 Redis 中有序的数据结构有 List 和 ZSet；
支持分数操作：ZSet 可以对集合中的元素进行增删改查操作，十分贴合排行榜中用户分数动态变化的场景，而 List 并不能针对分数进行操作，只有其中的 value 进行操作；
支持范围查询：ZSet 可以按照分数进行范围查询，如排行榜中的 Top10 需求就可通过该特性进行实现；
支持去重：由于 ZSet 属于 Set 的特殊数据结构，因此同样拥有 Set 不可重复的特性，对于排行榜中不可出现重复项的需求也十分贴合，而 List 只能手动去重。
因此选择ZSet实现排行榜相对于List实现会更合适和高效。
以学生成绩排行为例，下面是使用Redis命令实现
# 添加示例数据
ZADD scores 90 "张三"
ZADD scores 85 "李四"
ZADD scores 95 "王五"
ZADD scores 92 "赵六"
# 查询排名前3的学生信息
ZRANGE scores 0 2 WITHSCORES
# 查询排名前3的打印
1) "王五"
2) "95"
3) "赵六"
4) "92"
5) "张三"
6) "90"
# 删除学生“李四”的成绩信息
ZREM scores "李四"
下面是SpringBoot整合Redis进行实现
// 添加学生成绩
public void addScore(String name, int score) {
redisTemplate.opsForZSet().add("scores", name, score);
}
// 查询排名前N的学生成绩
public List<Map.Entry<String, Double>> getTopScores(int n) {
return redisTemplate.opsForZSet().reverseRangeWithScores("scores", 0, n - 1)
.stream()
.map(tuple -> new AbstractMap.SimpleEntry<>(tuple.getValue(), tuple.getScore()))
.collect(Collectors.toList());
}
// 删除某个学生的成绩
public void removeScore(String name) {
redisTemplate.opsForZSet().remove("scores", name);
}
题目二
什么是网关，网关有哪些作用？
官方解析
网关（Gateway）是在计算机网络中用于连接两个独立的网络的设备，它能够在两个不同协议的网络之间传递数据。在互联网中，网关是一个可以连接不同协议的网络的设备，比如说可以连接局域网和互联网，它可以把局域网的内部网络地址转换成互联网上的合法地址，从而使得局域网内的主机可以与外界通信。
在计算机系统中，网关可以用于实现负载均衡、安全过滤、协议转换等功能。具体来说，网关可以分为以下几种：
应用网关：用于应用层协议的处理，如 HTTP、SMTP 等。
数据库网关：用于数据库访问的控制和管理。
通信网关：用于不同通信协议之间的数据交换，如 TCP/IP、UDP/IP 等。
API 网关：用于管理和转发 API 请求，实现 API 的授权、限流、监控等功能。
总的来说，网关可以为不同网络提供连接和通信的功能，同时也可以提供安全、性能、可靠性等方面的增强功能，是现代计算机系统中不可或缺的一部分。
鱼皮补充：API 网关这里，大家可以提及 Spring Cloud Gateway；应用层网关可以想到 Nginx、HA Proxy 等
鱼友的精彩回答
Starry 的回答
网关（Gateway）是连接两个或多个不同网络的设备，可以实现协议的转换、数据的转发和安全策略的实现等功能。简单来说，网关是设备与路由器之间的桥梁，由它将不同的网络间进行访问的控制，转换，交接等等。
常见的网关有应用网关、协议网关、安全网关等。
网关的作用如下：
实现协议的转换：不同网络之间通常使用不同的协议，通过网关可以实现协议的转换，使得不同网络之间能够相互通信。 提供数据转发功能：网关可以对传输的数据进行过滤、路由、转发等处理，确保数据的可靠传输。 实现安全策略：网关可以对传输的数据进行加密、认证、授权等操作，保证数据的安全性和可靠性。 提供缓存功能：网关可以将一部分数据缓存起来，提高数据的访问速度和响应性能。 支持负载均衡：网关可以将请求分配到不同的服务器上，实现负载均衡，提高系统的可用性和性能。 实现访问控制：网关可以对访问进行控制，防止未授权的访问和攻击，提高系统的安全性。
mos 的回答
在微服务架构里，服务的粒度被进一步细分，各个业务服务可以被独立的设计、开发、测试、部署和管理。这时，各个独立部署单元可以用不同的开发测试团队维护，可以使用不同的编程语言和技术平台进行设计，这就要求必须使用一种语言和平 台无关的服务协议作为各个单元间的通讯方式。
API 网关的定义
网关的角色是作为一个 API 架构，用来保护、增强和控制对于 API 服务的访问。
API 网关是一个处于应用程序或服务（提供 REST API 接口服务）之前的系统，用来管理授权、访问控制和流量限制等，这样 REST API 接口服务就被 API 网关保护起来，对所有的调用者透明。因此，隐藏在 API 网关后面的业务系统就可以专注于创建和管理服务，而不用去处理这些策略性的基础设施。
职能
功能
网关可以分为以下几种：
应用网关：用于应用层协议的处理，如 HTTP、SMTP 等。
数据库网关：用于数据库访问的控制和管理。
通信网关：用于不同通信协议之间的数据交换，如 TCP/IP、UDP/IP 等。API 网关：用于管理和转发 API 请求，实现 API 的授权、限流、监控等功能。
Antony 的回答
网关，即 Gateway，网关出现的原因是微服务架构的出现，不同的微服务一般会有不同的网络地址，而外部客户端可能需要调用多个服务的接口才能完成一个业务需求。如果让客户端直接与各个微服务通信，会有以下的问题：
客户端会多次请求不同的微服务，增加了客户端的复杂性； 存在跨域请求，在一定场景下处理相对复杂； 认证复杂，每个服务都需要独立认证； 难以重构，随着项目的迭代，可能需要重新划分微服务。例如，可能将多个服务合并成一个或者将一个服务拆分成多个。而划分出多个微服务就代表可能出现多个新的访问地址，如果客户端直接与微服务通信，那么重构将会很难实施； 某些微服务可能使用了防火墙/浏览器不友好的协议，直接访问会有一定的困难；
那么使用网关的好处就如下：
路由 负载均衡 统一鉴权 跨域 统一业务处理 访问控制 发布控制 流量染色 接口保护 统一日志 统一文档
常见的网关产品有 Tyk，Kong，Zuul 以及 Spring Cloud Gateway
题目三
线程的生命周期是什么，线程有几种状态，什么是上下文切换？
官方解析
线程的生命周期通常包括五种状态：新建（New）、就绪（Runnable）、运行（Running）、阻塞（Blocked）和终止（Terminated）。其中：
新建状态是指当线程对象创建后，就进入了新建状态。此时它已经有了相应的内存空间和其他资源，但还没有开始运行。 就绪状态是指当线程对象调用 start() 方法后，线程进入了就绪状态。此时它已经具备了运行的条件，只等 CPU 分配资源，让其开始执行。 运行状态是指当线程对象获得 CPU 资源后，就开始执行 run() 方法中的代码，线程处于运行状态。 阻塞状态是指线程在某些特定情况下会被挂起，暂时停止执行。当线程处于阻塞状态时，它并不会占用 CPU 资源。 终止状态是指当线程的 run() 方法执行完毕或者因异常退出时，线程进入了终止状态。此时，该线程不再占用 CPU 资源，也不再执行任何代码。
在线程的生命周期中，线程状态的转换通常是由操作系统调度和控制的。当线程的状态发生变化时，需要进行上下文切换，即保存当前线程的状态和上下文信息，并恢复另一个线程的状态和上下文信息，使其能够继续执行。上下文切换会带来一定的开销，因此需要尽可能减少线程之间的切换次数。
鱼友的精彩回答
苏打饼干的回答
从传统操作系统层面，线程有五大基本状态，包括：创建、就绪、运行、阻塞和终止状态
从 Java 并发编程的角度来看，线程有六个状态，包括：新建、就绪、阻塞、等待、超时等待和终止状态；
上下文切换：指将当前线程的状态保存下来，并将 CPU 资源切换到另一个线程上运行的过程，通常由操作系统进行管理和控制的。需要注意，上下文切换需要花费一定的时间和系统资源，线程的上下文切换次数要尽量减少，以提高系统的性能。
猫十二懿的回答
线程通常有五种状态：创建，就绪，运行、阻塞和死亡状态。
线程通常有五种状态：创建，就绪，运行、阻塞和死亡状态。
新建状态（New）：新创建了一个线程对象。 就绪状态（Runnable）：线程对象创建后，其他线程调用了该对象的start方法。该状态的线程位于可运行线程池中，变得可运行，等待获取 CPU 的使用权。 运行状态（Running）：就绪状态的线程获取了 CPU，执行程序代码。 阻塞状态（Blocked）：阻塞状态是线程因为某种原因放弃 CPU 使用权，暂时停止运行。直到线程进入就绪状态，才有机会转到运行状态。 死亡状态（Dead）：线程执行完了或者因异常退出了 run 方法，该线程结束生命周期。
其中阻塞的情况又分为三种：
(1)、等待阻塞：运行的线程执行wait方法，该线程会释放占用的所有资源，JVM 会把该线程放入“等待池”中。进入这个状态后，是不能自动唤醒的，必须依靠其他线程调用 notify 或 notifyAll 方法才能被唤醒，wait 是 object 类的方法
(2)、同步阻塞：运行的线程在获取对象的同步锁时，若该同步锁被别的线程占用，则 JVM 会把该线程放入“锁池”中。
(3)、其他阻塞：运行的线程执行 sleep 或 join 方法，或者发出了 I/O 请求时，JVM 会把该线程置为阻塞状态。当 sleep 状态超时、join 等待线程终止或者超时、或者 I/O 处理完毕时，线程重新转入就绪状态。sleep 是 Thread 类的方法。
前端
题目一
JS 如何顺序执行 10 个异步任务？
官方解析
JS 中可以使用 Promise 和 async/await 来顺序执行异步任务。
使用 Promise 可以通过 then() 方法的链式调用来实现顺序执行异步任务，例如：
function asyncTask1() {
return new Promise(resolve => {
setTimeout(() => {
console.log('Async task 1');
resolve();
}, 1000);
});
}
function asyncTask2() {
return new Promise(resolve => {
setTimeout(() => {
console.log('Async task 2');
resolve();
}, 2000);
});
}
// 顺序执行异步任务
asyncTask1().then(() => {
return asyncTask2();
}).then(() => {
// 执行完异步任务1和异步任务2后的逻辑
});
使用 async/await 可以将异步任务看作同步代码来执行，例如：
async function runAsyncTasks() {
await asyncTask1();
await asyncTask2();
// 执行完异步任务1和异步任务2后的逻辑
}
runAsyncTasks();
在这里，runAsyncTasks() 函数会先执行异步任务 1，等待异步任务 1 完成后再执行异步任务 2。
鱼友的精彩回答
mos 的回答
Promise 的方式
ction fn1() {
return new Promise((resolve, reject) => {
console.log('fn1执行')
setTimeout(() => {
console.log('fn1结束')
resolve('fn1传递过去的参数')
}, 1000)
})
}
function fn2(data) {
return new Promise((resolve, reject) => {
console.log('fn2执行，接收的参数', data)
setTimeout(() => {
resolve('fn2传递过去的参数')
}, 1000)
})
}
function fn3(data) {
return new Promise((resolve, reject) => {
console.log('fn3执行，接收的参数', data)
setTimeout(() => {
resolve('fn3传递过去的参数')
}, 1000)
})
}
fn1().then(fn2).then(fn3).then(res => {
console.log('最后一个', res)
})
执行结果如下：
生成器的方式
生成器就是能返回一个迭代器的函数，它也是一个函数，对比普通的函数，多了一个*，在它的函数体内可以使用yield关键字,函数会在每个yield后暂停，等待，直到这个生成的对象，调用下一个next(),每调用一次next会往下执行一次yieId，然后暂停。
function* main() {
const res1 = yield fn1('开始')
const res2 = yield fn2(res1)
const res3 = yield fn3(res2)
console.log(res3, '全部执行完毕')
}
const task = main()
task.next()
function fn1(data) {
setTimeout(() => {
console.log('fn1执行', data)
task.next('fn1执行完毕')
}, 1000)
}
function fn2(data) {
setTimeout(() => {
console.log('fn2执行', data)
task.next('fn2执行完毕')
}, 1000)
}
function fn3(data) {
setTimeout(() => {
console.log('fn3执行', data)
task.next('fn3执行完毕')
}, 1000)
}
console.log('我是最开始同步执行的')
执行结果如下：
async/await
使用 async/await 可以将异步任务看作同步代码来执行，例如：
async function runAsyncTasks() {
await asyncTask1();
await asyncTask2();
// 执行完异步任务1和异步任务2后的逻辑
}
runAsyncTasks();
在这里，runAsyncTasks() 函数会先执行异步任务 1，等待异步任务 1 完成后再执行异步任务 2。
题目二
React 组件间怎么进行通信？
官方解析
React 组件间通信可以通过以下方式实现：
Props 传递：父组件可以通过 Props 将数据传递给子组件，从而实现数据通信。 Context：Context 是 React 提供的一种组件间通信的机制，可以通过 Context 在组件树中传递数据，避免 Props 层层传递的麻烦。 Refs：Refs 允许我们直接操作组件实例或者 DOM 元素，从而实现组件间通信。 自定义事件：可以通过自定义事件的方式实现组件间的通信。在组件中定义一个事件，当需要在其他组件中触发这个事件时，可以通过回调函数的方式实现。 全局状态管理：使用全局状态管理工具（如 Redux、Mobx）来管理组件状态，从而实现组件间通信。
需要根据实际场景选择适合的通信方式。
鱼皮补充：这题还是挺重要的，因为组件通信是开发中的一个必备技能，建议大家把以上几种方式都实践一下
题目三
介绍一下 JS 中 setTimeout 的运行机制？
官方解析
在 JavaScript 中，setTimeout() 方法被用于在指定的时间间隔后执行一个指定的代码块。它接受两个参数：第一个参数是需要执行的代码块，第二个参数是代码块的延迟时间（以毫秒为单位）。setTimeout() 方法执行完毕后，代码块将被推入 JavaScript 的执行队列中，等待 JavaScript 引擎在一段时间后执行。
setTimeout() 方法具有异步的特性，因此即使 setTimeout() 方法指定了一个很短的时间，它也不会在调用代码之后立即执行。相反，它会将代码块放在事件队列的末尾，直到事件队列中没有任何待处理的任务，才会执行。因此，当代码块执行时，当前执行的上下文（也称为堆栈）已经被清空。
如果 setTimeout() 方法在代码块执行之前被清除或者代码块执行时间过长，那么代码块将会在 JavaScript 引擎空闲时尽快被执行。因此，setTimeout() 方法不是一个精确的时间控制器，而是一个粗略的时间控制器。如果需要更精确的时间控制器，可以考虑使用 requestAnimationFrame() 或 Web Workers。
鱼友的精彩回答
Kristen 的回答
setTimeout()函数：用来指定某个函数或某段代码在多少毫秒之后执行。它接受两个参数：第一个参数是需要执行的代码块，第二个参数是代码块的延迟时间（以毫秒为单位）。它返回一个整数，表示定时器timer的编号，可以用来取消该定时器。是一个异步函数。
console.log(1);
setTimeout(function () {
console.log(2);
}, 0);
console.log(3);
最后的打印顺序是：1 3 2 无论setTimeout的执行时间是0还是1000，结果都是先输出3后输出2。
任务队列
一个先进先出的队列，它里面存放着各种事件和任务。所有任务可以分成两种，一种是同步任务，另一种是异步任务。
同步任务
在主线程上排队执行的任务，只有前一个任务执行完毕，才能执行后一个任务。
输出 如：console.log() 变量的声明 同步函数：如果在函数返回的时候，调用者就能够拿到预期的返回值或者看到预期的效果，那么这个函数就是同步的。
异步任务
setTimeout和setInterval DOM事件 Promise process.nextTick fs.readFile http.get 异步函数：如果在函数返回的时候，调用者还不能够得到预期结果，而是需要在将来通过一定的手段得到，那么这个函数就是异步的。
优先关系
异步任务要挂起，先执行同步任务，同步任务执行完毕才会响应异步任务。
JS执行机制
由于 JS 是单线程，所以同一时间只能执行一个任务，其他任务就得排队，后续任务必须等到前一个任务结束才能开始执行。为了避免因为某些长时间任务造成的无意义等待，JS 引入了异步的概念，用另一个线程来管理异步任务。
同步任务直接在主线程队列中顺序执行，而异步任务会进入另一个任务队列，不会阻塞主线程; 等到主线程队列空了（执行完了）的时候，就会去异步队列查询是否有可执行的异步任务了（异步任务通常进入异步队列之后还要等一些条件才能执行，如 ajax 请求、文件读写），如果某个异步任务可以执行了便加入主线程队列，以此循环;
定时器也是一种异步任务，通常浏览器都有一个独立的定时器模块，定时器的延迟时间就由定时器模块来管理，当某个定时器到了可执行状态，就会被加入主线程队列。
setTimeout 注册的函数 fn 会交给浏览器的定时器模块来管理，延迟时间到了就将 fn 加入主进程执行队列，如果队列前面还有没有执行完的代码，则又需要花一点时间等待才能执行到 fn，所以实际的延迟时间会比设置的长; 如在 fn 之前正好有一个超级大循环，那延迟时间就不是一丁点了。
setInterval 的实现机制跟 setTimeout 类似，只不过 setInterval 是重复执行的。对于 setInterval(fn, 100) 容易产生一个误区：并不是上一次 fn 执行完了之后再过 100ms 才开始执行下一次 fn。事实上，setInterval 并不管上一次 fn 的执行结果，而是每隔 100ms 就将 fn 放入主线程队列; 而两次 fn 之间具体间隔多久就不一定了，跟 setTimeout 实际延迟时间类似，和 JS 执行情况有关。
鱼皮评论：很棒的回答 👍 OYAMA：从函数到同步异步到执行机制，很全面啊
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