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淺談Redis的幾個過期策略

更新時間：2021年05月27日 11:58:14 作者：八重櫻

在使用redis時，一般會設(shè)置一個過期時間，當然也有不設(shè)置過期時間的，也就是永久不過期。當設(shè)置了過期時間，redis是如何判斷是否過期，以及根據(jù)什么策略來進行刪除的。

概述

設(shè)置過期時間

expire key time(以秒為單位) 這是最常用的方式
setex(String key, int seconds, String value) 字符串獨有的方式
除了字符串自己獨有設(shè)置過期時間的方法外，其他方法都需要依靠expire方法來設(shè)置時間如果沒有設(shè)置時間，那緩存就是永不過期如果設(shè)置了過期時間，之后又想讓緩存永不過期，使用persist key

三種過期策略

定時刪除

在設(shè)置key的過期時間的同時，為該key創(chuàng)建一個定時器，讓定時器在key的過期時間來臨時，對key進行刪除

優(yōu)點：

保證內(nèi)存被盡快釋放

缺點：

若過期key很多，刪除這些key會占用很多的CPU時間，在CPU時間緊張的情況下，CPU不能把所有的時間用來做要緊的事兒，還需要去花時間刪除這些key
定時器的創(chuàng)建耗時，若為每一個設(shè)置過期時間的key創(chuàng)建一個定時器（將會有大量的定時器產(chǎn)生），性能影響嚴重

懶漢式式刪除

key過期的時候不刪除，每次通過key獲取值的時候去檢查是否過期，若過期，則刪除，返回null。

優(yōu)點：

刪除操作只發(fā)生在通過key取值的時候發(fā)生，而且只刪除當前key，所以對CPU時間的占用是比較少的，而且此時的刪除是已經(jīng)到了非做不可的地步（如果此時還不刪除的話，我們就會獲取到了已經(jīng)過期的key了）

缺點：

若大量的key在超出超時時間后，很久一段時間內(nèi)，都沒有被獲取過，那么可能發(fā)生內(nèi)存泄露（無用的垃圾占用了大量的內(nèi)存）

定期刪除

每隔一段時間執(zhí)行一次刪除過期key操作

優(yōu)點：

通過限制刪除操作的時長和頻率，來減少刪除操作對CPU時間的占用--處理"定時刪除"的缺點
定期刪除過期key--處理"懶漢式刪除"的缺點

缺點：

在內(nèi)存友好方面，不如"定時刪除"（會造成一定的內(nèi)存占用，但是沒有懶漢式那么占用內(nèi)存）
在CPU時間友好方面，不如"懶漢式刪除"（會定期的去進行比較和刪除操作，cpu方面不如懶漢式，但是比定時好）

難點：

合理設(shè)置刪除操作的執(zhí)行時長（每次刪除執(zhí)行多長時間）和執(zhí)行頻率（每隔多長時間做一次刪除）（這個要根據(jù)服務(wù)器運行情況來定了），每次執(zhí)行時間太長，或者執(zhí)行頻率太高對cpu都是一種壓力。
每次進行定期刪除操作執(zhí)行之后，需要記錄遍歷循環(huán)到了哪個標志位，以便下一次定期時間來時，從上次位置開始進行循環(huán)遍歷

說明：

memcached只是用了惰性刪除，而redis同時使用了惰性刪除與定期刪除，這也是二者的一個不同點（可以看做是redis優(yōu)于memcached的一點）；

對于懶漢式刪除而言，并不是只有獲取key的時候才會檢查key是否過期，在某些設(shè)置key的方法上也會檢查（eg.setnx key2 value2：該方法類似于memcached的add方法，如果設(shè)置的key2已經(jīng)存在，那么該方法返回false，什么都不做；如果設(shè)置的key2不存在，那么該方法設(shè)置緩存key2-value2。假設(shè)調(diào)用此方法的時候，發(fā)現(xiàn)redis中已經(jīng)存在了key2，但是該key2已經(jīng)過期了，如果此時不執(zhí)行刪除操作的話，setnx方法將會直接返回false，也就是說此時并沒有重新設(shè)置key2-value2成功，所以對于一定要在setnx執(zhí)行之前，對key2進行過期檢查）。

Redis采用的過期策略

懶漢式刪除+定期刪除

懶漢式刪除流程：

在進行g(shù)et或setnx等操作時，先檢查key是否過期；
若過期，刪除key，然后執(zhí)行相應(yīng)操作；
若沒過期，直接執(zhí)行相應(yīng)操作；
定期刪除流程
簡單而言，對指定個數(shù)個庫的每一個庫隨機刪除小于等于指定個數(shù)個過期key

遍歷每個數(shù)據(jù)庫（就是redis.conf中配置的"database"數(shù)量，默認為16）
檢查當前庫中的指定個數(shù)個key（默認是每個庫檢查20個key，注意相當于該循環(huán)執(zhí)行20次，循環(huán)體是下邊的描述）
如果當前庫中沒有一個key設(shè)置了過期時間，直接執(zhí)行下一個庫的遍歷
隨機獲取一個設(shè)置了過期時間的key，檢查該key是否過期，如果過期，刪除key
判斷定期刪除操作是否已經(jīng)達到指定時長，若已經(jīng)達到，直接退出定期刪除。
對于定期刪除，在程序中有一個全局變量currentdb來記錄下一個將要遍歷的庫，假設(shè)有16個庫，我們這一次定期刪除遍歷了10個，那此時的currentdb就是11，下一次定期刪除就從第11個庫開始遍歷，假設(shè)currentdb等于15了，那么之后遍歷就再從0號庫開始（此時currentdb==0）