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Redis过期时间删除策略详解

一、引言

在许多应用程序中，我们经常需要缓存一些临时数据，这些数据在一定时间后就会失效。Redis 提供了键过期功能，允许我们设置键的生命周期。Redis 的过期键删除策略对内存管理至关重要，本篇博客将详细解析 Redis 的过期时间删除策略，并提供 Java 伪代码进行解读。

二、Redis过期键删除策略

1、定时删除

定时删除策略是在键的过期时间到达时，通过一个定时器触发删除操作。

优点：

• 内存友好：过期键会立即被删除，释放内存。
• 精确：过期键会在精确的过期时间点被删除。

缺点：

• CPU资源消耗：如果过期键非常多，同时触发的定时器可能会消耗大量CPU资源。
• 定时器资源：每个带过期时间的键都需要一个定时器，这在键的数量非常多时会消耗大量资源。

2、惰性删除

惰性删除策略不会在键过期时立即删除键，而是在键再次被访问时才进行检查和删除。

优点：

• CPU友好：避免了定时器的CPU消耗，删除操作仅在键被访问时发生。
• 资源节省：不需要为每个键维护一个定时器。

缺点：

• 内存不友好：过期键可能会长时间占用内存，直到被再次访问。
• 不确定性：无法保证过期键会在过期后立即被删除。

3、定期删除

定期删除策略是定时删除和惰性删除的折中方案，Redis 会定期地执行删除操作来清理过期键。

优点：

• 平衡：在内存和CPU资源之间取得平衡。
• 可控性：通过调整执行频率和每次执行的时间窗口，可以控制删除操作对系统性能的影响。

缺点：

• 内存不友好：和惰性删除一样，过期键会占用内存直到被定期删除操作处理。
• 设置复杂：需要合理配置定期删除的频率和时间窗口，以避免对系统性能造成负面影响。

三、Redis实际采用的策略

Redis 实际采用的是惰性删除 + 定期删除的策略。

1、惰性删除

当尝试访问一个键时，Redis 会检查该键是否已经过期。如果已经过期，Redis 将返回 null 并删除该键。

Java 伪代码

public String get(String key) {// 检查键是否存在if (keyExists(key)) {// 检查键是否过期if (isKeyExpired(key)) {// 删除键deleteKey(key);return null;}// 返回键的值return getValueForKey(key);}return null;
}

2、定期删除

Redis 通过一个后台进程定期执行删除操作，以清理过期的键。

Java 伪代码

public void定期删除() {long currentTime = System.currentTimeMillis();for (int i = 0; i < databases; i++) {RedisDB redisDb = getDatabase(i);Map<String, Expiry> expires = redisDb.getExpires();for (Map.Entry<String, Expiry> entry : expires.entrySet()) {String key = entry.getKey();Expiry expiry = entry.getValue();// 检查键是否过期if (currentTime > expiry.getTimestamp()) {// 删除键deleteKey(key);}}}
}class Expiry {private long timestamp;public Expiry(long timestamp) {this.timestamp = timestamp;}public long getTimestamp() {return timestamp;}
}

四、总结

Redis 的过期键删除策略是其内存管理的重要组成部分。通过惰性删除和定期删除的结合使用，Redis 在保证内存有效利用的同时，也避免了过度消耗CPU资源。了解这些策略对于优化 Redis 的性能和资源使用至关重要。

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参考文章：

• Redis过期时间三种删除策略详解
• Redis的三种过期删除策略我知道，但是怎么设置？ - 知乎