快捷導(dǎo)航

Golang實現(xiàn)Redis過期時間實例探究

更新時間：2024年01月24日 10:09:44 作者：紹納?nullbody筆記

這篇文章主要介紹了Golang實現(xiàn)Redis過期時間實例探究，

引言

用11篇文章實現(xiàn)一個可用的Redis服務(wù)，姑且叫EasyRedis吧，希望通過文章將Redis掰開撕碎了呈現(xiàn)給大家，而不是僅僅停留在八股文的層面，并且有非常爽的感覺，歡迎持續(xù)關(guān)注學(xué)習(xí)。

[x] easyredis之TCP服務(wù)
[x] easyredis之網(wǎng)絡(luò)請求序列化協(xié)議（RESP）
[x] easyredis之內(nèi)存數(shù)據(jù)庫
[x] easyredis之過期時間 (時間輪實現(xiàn))
[x] easyredis之持久化（AOF實現(xiàn)）
[ ] easyredis之發(fā)布訂閱功能
[ ] easyredis之有序集合（跳表實現(xiàn)）
[ ] easyredis之 pipeline 客戶端實現(xiàn)
[ ] easyredis之事務(wù)（原子性/回滾）
[ ] easyredis之連接池
[ ] easyredis之分布式集群存儲

【第四篇】EasyRedis之過期時間

在使用Redis的時候經(jīng)常會對緩存設(shè)定過期時間，例如set key value ex 3,設(shè)定過期時間3s,等到過期以后，我們再執(zhí)行get key正常情況下是得不到數(shù)據(jù)的。不同的key會設(shè)定不同的過期時間1s 5s 2s等等。按照八股文我們知道key過期的時候，有兩種刪除策略：

惰性刪除：不主動刪除過期key，當訪問該key的時候，如果發(fā)現(xiàn)過期了再刪除好處：對CPU友好，不用頻繁執(zhí)行刪除，但是對內(nèi)存不友好，都過期了還占用內(nèi)存
定時刪除：主動刪除key，到了key的過期時間，立即執(zhí)行刪除好處：對內(nèi)存友好，可以緩解內(nèi)存壓力，對CPU不友好，需要頻繁的執(zhí)行刪除

所以redis就把兩種策略都實現(xiàn)了,我們看下代碼如何使下？

惰性刪除

本質(zhì)就是訪問的時候判斷下key是否過期，過期就刪除并返回空。代碼路徑engine/database.go在獲取key的值時候，我們會執(zhí)行一次 db.IsExpire(key)判斷key是否過期

func (db *DB) GetEntity(key string) (*payload.DataEntity, bool) {
	// key 不存在
	val, exist := db.dataDict.Get(key)
	if !exist {
		returnnil, false
	}
	// key是否過期（主動檢測一次）
	if db.IsExpire(key) {
		returnnil, false
	}
	// 返回內(nèi)存數(shù)據(jù)
	dataEntity, ok := val.(*payload.DataEntity)
	if !ok {
		returnnil, false
	}
	return dataEntity, true
}

就是從過期字典ttlDict中獲取key的過期時間

如果沒有獲取到，說明沒有設(shè)定過期時間（do nothing）
如果有過期時間，并且時間已經(jīng)過期，主動刪除之

// 判斷key是否已過期
func (db *DB) IsExpire(key string) bool {
	val, result := db.ttlDict.Get(key)
	if !result {
		returnfalse
	}
	expireTime, _ := val.(time.Time)
	isExpire := time.Now().After(expireTime)
	if isExpire { // 如果過期，主動刪除
		db.Remove(key)
	}
	return isExpire
}

定時刪除

本質(zhì)是對key設(shè)定一個過期時間，時間一到立即執(zhí)行刪除的任務(wù)。正常的思路肯定是設(shè)定一個固定的定時器，例如3s檢測一次，這種思路可以，但是存在一個問題，

如果key的過期時間為1s，那你3s才檢測是否太不夠及時了？
那就把檢測間隔設(shè)定為1s吧，那如果key的過期時間都為3s，到執(zhí)行時間檢測一遍發(fā)現(xiàn)任務(wù)都沒過期，那不就白白浪費CPU時間了嗎？

這就要推出我們的時間輪算法了，時間輪算法就是在模擬現(xiàn)實世界鐘表的原理

我想里面增加2個3s的任務(wù)，那就將任務(wù)添加到距離當前位置pos + 3的位置
同時再加1個5s的任務(wù)，那就將任務(wù)添加到距離當前位置pos + 5的位置

當鐘表的指針指向pos + 3的位置，就執(zhí)行任務(wù)鏈表的任務(wù)即可。因為鐘表是循環(huán)往復(fù)的運行，那如果我再添加11s的任務(wù)，可以發(fā)現(xiàn)該任務(wù)也是放置到 pos+3的位置，那任務(wù)就要區(qū)分下，到底是3s的任務(wù)還是11s的任務(wù)

所以里面又有了一個circle的標記，表示當前任務(wù)是第幾圈的任務(wù)

代碼路徑tool/timewheel

代碼中通過切片模型環(huán)，通過鏈表模擬任務(wù)鏈表

// 循環(huán)隊列 + 鏈表
type TimeWheel struct {
	// 間隔
	interval time.Duration
	// 定時器
	ticker *time.Ticker
	// 游標
	curSlotPos int
	// 循環(huán)隊列大小
	slotNum int
	// 底層存儲
	slots []*list.List
	m     map[string]*taskPos
	// 任務(wù)通道
	addChannel   chan *task
	cacelChannel chanstring
	// 停止
	stopChannel chanstruct{}
}

當添加任務(wù)的時候，需要通過延遲時間計算當前任務(wù)的圈數(shù)circle

func (tw *TimeWheel) posAndCircle(d time.Duration) (pos, circle int) {
	// 延遲(秒)
	delaySecond := int(d.Seconds())
	// 間隔(秒)
	intervalSecond := int(tw.interval.Seconds())
	// delaySecond/intervalSecond 表示從curSlotPos位置偏移
	pos = (tw.curSlotPos + delaySecond/intervalSecond) % tw.slotNum
	circle = (delaySecond / intervalSecond) / tw.slotNum
	return
}
func (tw *TimeWheel) addTask(t *task) {
	// 定位任務(wù)應(yīng)該保存在循環(huán)隊列的位置 & 圈數(shù)
	pos, circle := tw.posAndCircle(t.delay)
	t.circle = circle
	// 將任務(wù)保存到循環(huán)隊列pos位置
	ele := tw.slots[pos].PushBack(t)
	// 在map中記錄 key -> { pos, ele } 的映射
	if t.key != "" {
		// 已經(jīng)存在重復(fù)的key
		if _, ok := tw.m[t.key]; ok {
			tw.cancelTask(t.key)
		}
		tw.m[t.key] = &taskPos{pos: pos, ele: ele}
	}
}

代碼中注釋的很清晰，也就100多行建議看代碼結(jié)合上圖體會下（很簡單）