Redis过时策略及实现原理

咱们在使用redis时，通常会设置一个过时时间，固然也有不设置过时时间的，也就是永久不过时。

当咱们设置了过时时间，redis是如何判断是否过时，以及根据什么策略来进行删除的。

redis设置过时时间：

expire key time(以秒为单位)–这是最经常使用的方式

setex(String key, int seconds, String value)–字符串独有的方式

注：

除了字符串本身独有设置过时时间的方法外，其余方法都须要依靠expire方法来设置时间

若是没有设置时间，那缓存就是永不过时

若是设置了过时时间，以后又想让缓存永不过时，使用persist key

三种过时策略：

定时删除

含义：在设置key的过时时间的同时，为该key建立一个定时器，让定时器在key的过时时间来临时，对key进行删除

优势：保证内存被尽快释放

缺点：

• 若过时key不少，删除这些key会占用不少的CPU时间，在CPU时间紧张的状况下，CPU不能把全部的时间用来作要紧的事儿，还须要去花时间删除这些key
• 定时器的建立耗时，若为每个设置过时时间的key建立一个定时器（将会有大量的定时器产生），性能影响严重

懒汉式式删除

含义：key过时的时候不删除，每次经过key获取值的时候去检查是否过时，若过时，则删除，返回null。

优势：删除操做只发生在经过key取值的时候发生，并且只删除当前key，因此对CPU时间的占用是比较少的，并且此时的删除是已经到了非作不可的地步（若是此时还不删除的话，咱们就会获取到了已通过期的key了）

缺点：若大量的key在超出超时时间后，好久一段时间内，都没有被获取过，那么可能发生内存泄露（无用的垃圾占用了大量的内存）

按期删除

含义：每隔一段时间执行一次删除过时key操做

优势：

• 经过限制删除操做的时长和频率，来减小删除操做对CPU时间的占用–处理”定时删除”的缺点
• 按期删除过时key–处理”懒汉式删除”的缺点

缺点：

在内存友好方面，不如”定时删除”（会形成必定的内存占用，可是没有懒汉式那么占用内存）  在CPU时间友好方面，不如”懒汉式删除”（会按期的去进行比较和删除操做，cpu方面不如懒汉式，可是比定时好）

难点：合理设置删除操做的执行时长（每次删除执行多长时间）和执行频率（每隔多长时间作一次删除）（这个要根据服务器运行状况来定了），每次执行时间太长，或者执行频率过高对cpu都是一种压力。

每次进行按期删除操做执行以后，须要记录遍历循环到了哪一个标志位，以便下一次按期时间来时，从上次位置开始进行循环遍历

说明：memcached只是用了惰性删除，而redis同时使用了惰性删除与按期删除，这也是两者的一个不一样点（能够看作是redis优于memcached的一点）；

对于懒汉式删除而言，并非只有获取key的时候才会检查key是否过时，在某些设置key的方法上也会检查（eg.setnx key2 value2：该方法相似于memcached的add方法，若是设置的key2已经存在，那么该方法返回false，什么都不作；若是设置的key2不存在，那么该方法设置缓存key2-value2。假设调用此方法的时候，发现redis中已经存在了key2，可是该key2已通过期了，若是此时不执行删除操做的话，setnx方法将会直接返回false，也就是说此时并无从新设置key2-value2成功，因此对于必定要在setnx执行以前，对key2进行过时检查）。

Redis采用的过时策略

懒汉式删除+按期删除

懒汉式删除流程：

• 在进行get或setnx等操做时，先检查key是否过时；
• 若过时，删除key，而后执行相应操做；
• 若没过时，直接执行相应操做；

按期删除流程（简单而言，对指定个数个库的每个库随机删除小于等于指定个数个过时key）：

• 遍历每一个数据库（就是redis.conf中配置的”database”数量，默认为16）
• 检查当前库中的指定个数个key（默认是每一个库检查20个key，注意至关于该循环执行20次，循环体是下边的描述）
• 若是当前库中没有一个key设置了过时时间，直接执行下一个库的遍历
• 随机获取一个设置了过时时间的key，检查该key是否过时，若是过时，删除key
• 判判定期删除操做是否已经达到指定时长，若已经达到，直接退出按期删除。

对于按期删除，在程序中有一个全局变量current_db来记录下一个将要遍历的库，假设有16个库，咱们这一次按期删除遍历了10个，那此时的current_db就是11，下一次按期删除就从第11个库开始遍历，假设current_db等于15了，那么以后遍历就再从0号库开始（此时current_db==0）

总结

在实际中，若是咱们要本身设计过时策略， 在使用懒汉式删除+按期删除时，控制时长和频率这个尤其关键，须要结合服务器性能，已经并发量等状况进行调整，以至最佳。

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