Redis緩存過期的實現(xiàn)示例

更新時間：2023年12月19日 11:01:04 作者：小安愛學習

Redis緩存的過期策略是保證緩存可靠性和性能的關鍵之一,本文主要介紹了Redis緩存過期的實現(xiàn)示例,具有一定的參考價值,感興趣的可以了解一下

一、Redis緩存過期策略的基礎知識

了解Redis緩存過期策略的前提是必須掌握Redis內存模型以及數(shù)據(jù)結構，在此我們不再贅述。Redis緩存過期策略的核心思想是根據(jù)key的過期時間來決定key是否被刪除的。當一個key的過期時間到達指定時間后，Redis會自動將其刪除。這個過程是由Redis內部負責的，程序員只需要設定好key的過期時間即可。

二、Redis緩存過期策略常見的類型以及如何實現(xiàn)

1）TTL（Time-To-Live）

TTL是Redis最簡單的過期策略之一，它需要程序員手動為每個key設置過期時間。當key的過期時間到達后，Redis會自動將其刪除。我們可以使用TTL命令獲取key的剩余時間或者使用EXPIRE命令設置key的過期時間。例如：

# 設置 key 為 value, 并將過期時間設置為 10 秒鐘 
SET key value EX 10 # 獲取 key 的剩余過期時間 TTL key

2）惰性刪除

惰性刪除策略也是Redis默認的過期策略之一。它不會把所有的過期 key 都刪除掉，而是等到有客戶端來查詢這個 key 的時候才檢查該 key 是否已過期，并在發(fā)現(xiàn)過期的情況下刪除該 key。因此惰性刪除存在缺陷：如果有大量的過期 key 沒有被查詢，就會占用過多的內存空間。所以在某些場景中，需要結合其他策略來使用惰性刪除。

3）定期刪除

定期刪除是與惰性刪除相對應的一種過期策略，它會每隔一段時間主動檢查過期 key，并刪除過期的 key 。Redis會啟動一個專門負責刪除過期 key 的線程，并且可以通過配置文件指定清除頻率（redis.conf文件中，default-db-deletion-size配上db * rows-per-second * 3600 ）。與惰性刪除不同，定期刪除會消耗一定的CPU資源和IO資源，但相對惰性刪除而言，它可以更快的將大量過期 key 刪除掉。

二、Redis如何處理超時key

當一個key過期后，程序員無需干預，Redis會自動開始進行以下兩個操作：

1）簡單地將該key打上過期標記，并不立即從內存中刪除；

2）通過惰性刪除或定期刪除策略，在之后的某個時間從內存中清除帶有過期標記的key。

需要注意的是，Redis并不能保證所有過期的key都能在第一時間被后臺線程清理掉。為了避免緩存泄漏和數(shù)據(jù)更新問題，應用程序在使用Redis緩存時，最好添加邏輯判斷，比如在獲取value之前先檢查key是否存在或者手動刪減過期key 。

三、基于時間的過期策略

1. 設置過期時間

在Redis中，可以使用EXPIRE和PEXPIRE命令為鍵設置生存時間，以秒或毫秒為單位。例如：

// 設置鍵為mykey的值，確保它在30秒之后過期
redisTemplate.opsForValue().set("mykey", "Hello, Redis!");
redisTemplate.expire("mykey", 30, TimeUnit.SECONDS);

2. 查看剩余生存時間

可以使用TTL命令或PTTL命令來查看鍵的剩余生存時間（以秒或毫秒為單位）。例如：

// 查看mykey的生存時間（以秒為單位）
redisTemplate.ttl("mykey");

// 查看mykey的生存時間（以毫秒為單位）
redisTemplate.pttl("mykey");

3. 取消過期時間

可以使用PERSIST命令來取消鍵的生存時間，使其永久保存。例如：

// 取消mykey的生存時間
redisTemplate.persist("mykey");

四、基于LRU算法的淘汰機制

1. 設置最大內存

可以使用maxmemory和maxmemory-policy兩個配置參數(shù)設置Redis的最大內存和相應的淘汰策略。例如：

# 設置Redis最大內存為100MB
maxmemory 100mb

# 設置淘汰策略為LRU
maxmemory-policy allkeys-lru

2. 修改默認淘汰策略

除了使用maxmemory-policy命令來設置全局的淘汰策略外，也可以通過將某些鍵標記為VOLATILE來單獨設置LRU淘汰策略。例如：

// 將mykey的生存時間設置為10秒，并標記為VOLATILE
redisTemplate.expire("mykey", 10, TimeUnit.SECONDS);
redisTemplate.execute(new RedisCallback<Boolean>() {
    @Override
    public Boolean doInRedis(RedisConnection connection) throws DataAccessException {
        // 將mykey標記為VOLATILE
        connection.setEx(redisTemplate.getKeySerializer().serialize("mykey"), 10000L,
                redisTemplate.getValueSerializer().serialize("Hello, Redis!"));
        return true;
    }
});

3. 查看Redis內存使用情況

可以使用INFO命令或redis-cli工具來查看Redis的內存使用情況。例如：
# 使用INFO命令查看Redis內存使用情況

redisTemplate.execute(new RedisCallback<String>() {
    @Override
    public String doInRedis(RedisConnection connection) throws DataAccessException {
        return connection.info();
    }
});
# 使用redis-cli工具查看Redis內存使用情況
$ redis-cli info memory

五、通過Java代碼演示實操

以下是一個通過Java Redis API演示基于時間的過期策略和LRU淘汰機制的示例程序。

public class CacheDemo {
    private static finalStringRedisTemplate redisTemplate = new StringRedisTemplate();

    static {
        // 設置Redis服務器的主機名和端口號
        RedisStandaloneConfiguration config = new RedisStandaloneConfiguration("localhost", 6379);
        // 創(chuàng)建連接池
        LettuceConnectionFactory factory = new LettuceConnectionFactory(config);
        factory.afterPropertiesSet();
        // 設置RedisTemplate的連接工廠
        redisTemplate.setConnectionFactory(factory);
        redisTemplate.afterPropertiesSet();
    }

    public static void main(String[] args) {
        // 設置鍵值對緩存
        redisTemplate.opsForValue().set("key1", "value1");
        redisTemplate.opsForValue().set("key2", "value2");

        // 設置key1的生存時間為10秒，并標記為VOLATILE
        redisTemplate.expire("key1", 10, TimeUnit.SECONDS);
        redisTemplate.execute(new RedisCallback<Boolean>() {
            @Override
            public Boolean doInRedis(RedisConnection connection) throws DataAccessException {
                connection.setEx(redisTemplate.getKeySerializer().serialize("key1"), 10000L,
                        redisTemplate.getValueSerializer().serialize("value1"));
                return true;
            }
        });

        // 查看key1的剩余生存時間
        System.out.println(redisTemplate.getExpire("key1"));

        // 設置Redis的最大內存為10MB，淘汰策略為LRU
        redisTemplate.execute(new RedisCallback<String>() {
            @Override
            public String doInRedis(RedisConnection connection) throws DataAccessException {
                connection.getConfig("maxmemory");
                connection.getConfig("maxmemory-policy", "allkeys-lru");
                return null;
            }
        });

        // 查看Redis內存使用情況
        System.out.println(redisTemplate.execute(RedisServerCommands::info).get("used_memory"));
    }
}

六、總結

Redis緩存的過期策略是保證緩存可靠性和性能的關鍵之一?；跁r間的過期策略通過設置生存時間來實現(xiàn)，而基于LRU算法的淘汰機制則根據(jù)訪問頻率和時間排序來刪除最近沒有使用的key。在實際使用中，可以結合兩種策略來避免出現(xiàn)緩存占據(jù)大量內存和過期失效等問題。在Java中，可以使用RedisTemplate來對Redis進行操作。通過設置鍵值對緩存、設置過期時間、取消過期時間、修改默認淘汰策略和查看Redis內存使用情況等操作，可以實現(xiàn)對緩存的控制和管理。

需要注意的是，在設置緩存過期時間和淘汰機制時，應根據(jù)業(yè)務場景和數(shù)據(jù)類型來選擇合適的時間和策略。如果需要緩存的數(shù)據(jù)變化頻繁，建議采用基于LRU算法的淘汰機制；如果數(shù)據(jù)比較固定或重要性較高，可以使用基于時間的過期策略。

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