Redis過(guò)期時(shí)間刪除策略詳解

一、引言

在許多應(yīng)用程序中，我們經(jīng)常需要緩存一些臨時(shí)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)在一定時(shí)間后就會(huì)失效。Redis 提供了鍵過(guò)期功能，允許我們?cè)O(shè)置鍵的生命周期。Redis 的過(guò)期鍵刪除策略對(duì)內(nèi)存管理至關(guān)重要，本篇博客將詳細(xì)解析 Redis 的過(guò)期時(shí)間刪除策略，并提供 Java 偽代碼進(jìn)行解讀。

二、Redis過(guò)期鍵刪除策略

1、定時(shí)刪除

定時(shí)刪除策略是在鍵的過(guò)期時(shí)間到達(dá)時(shí)，通過(guò)一個(gè)定時(shí)器觸發(fā)刪除操作。

優(yōu)點(diǎn)：

• 內(nèi)存友好：過(guò)期鍵會(huì)立即被刪除，釋放內(nèi)存。
• 精確：過(guò)期鍵會(huì)在精確的過(guò)期時(shí)間點(diǎn)被刪除。

缺點(diǎn)：

• CPU資源消耗：如果過(guò)期鍵非常多，同時(shí)觸發(fā)的定時(shí)器可能會(huì)消耗大量CPU資源。
• 定時(shí)器資源：每個(gè)帶過(guò)期時(shí)間的鍵都需要一個(gè)定時(shí)器，這在鍵的數(shù)量非常多時(shí)會(huì)消耗大量資源。

2、惰性刪除

惰性刪除策略不會(huì)在鍵過(guò)期時(shí)立即刪除鍵，而是在鍵再次被訪問(wèn)時(shí)才進(jìn)行檢查和刪除。

優(yōu)點(diǎn)：

• CPU友好：避免了定時(shí)器的CPU消耗，刪除操作僅在鍵被訪問(wèn)時(shí)發(fā)生。
• 資源節(jié)省：不需要為每個(gè)鍵維護(hù)一個(gè)定時(shí)器。

缺點(diǎn)：

• 內(nèi)存不友好：過(guò)期鍵可能會(huì)長(zhǎng)時(shí)間占用內(nèi)存，直到被再次訪問(wèn)。
• 不確定性：無(wú)法保證過(guò)期鍵會(huì)在過(guò)期后立即被刪除。

3、定期刪除

定期刪除策略是定時(shí)刪除和惰性刪除的折中方案，Redis 會(huì)定期地執(zhí)行刪除操作來(lái)清理過(guò)期鍵。

優(yōu)點(diǎn)：

• 平衡：在內(nèi)存和CPU資源之間取得平衡。
• 可控性：通過(guò)調(diào)整執(zhí)行頻率和每次執(zhí)行的時(shí)間窗口，可以控制刪除操作對(duì)系統(tǒng)性能的影響。

缺點(diǎn)：

• 內(nèi)存不友好：和惰性刪除一樣，過(guò)期鍵會(huì)占用內(nèi)存直到被定期刪除操作處理。
• 設(shè)置復(fù)雜：需要合理配置定期刪除的頻率和時(shí)間窗口，以避免對(duì)系統(tǒng)性能造成負(fù)面影響。

三、Redis實(shí)際采用的策略

Redis 實(shí)際采用的是惰性刪除 + 定期刪除的策略。

1、惰性刪除

當(dāng)嘗試訪問(wèn)一個(gè)鍵時(shí)，Redis 會(huì)檢查該鍵是否已經(jīng)過(guò)期。如果已經(jīng)過(guò)期，Redis 將返回 null 并刪除該鍵。

Java 偽代碼

public String get(String key) {// 檢查鍵是否存在if (keyExists(key)) {// 檢查鍵是否過(guò)期if (isKeyExpired(key)) {// 刪除鍵deleteKey(key);return null;}// 返回鍵的值return getValueForKey(key);}return null;
}

2、定期刪除

Redis 通過(guò)一個(gè)后臺(tái)進(jìn)程定期執(zhí)行刪除操作，以清理過(guò)期的鍵。

Java 偽代碼

public void定期刪除() {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();// 檢查鍵是否過(guò)期if (currentTime > expiry.getTimestamp()) {// 刪除鍵deleteKey(key);}}}
}class Expiry {private long timestamp;public Expiry(long timestamp) {this.timestamp = timestamp;}public long getTimestamp() {return timestamp;}
}

四、總結(jié)

Redis 的過(guò)期鍵刪除策略是其內(nèi)存管理的重要組成部分。通過(guò)惰性刪除和定期刪除的結(jié)合使用，Redis 在保證內(nèi)存有效利用的同時(shí)，也避免了過(guò)度消耗CPU資源。了解這些策略對(duì)于優(yōu)化 Redis 的性能和資源使用至關(guān)重要。

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參考文章：

• Redis過(guò)期時(shí)間三種刪除策略詳解
• Redis的三種過(guò)期刪除策略我知道，但是怎么設(shè)置？ - 知乎