快捷導(dǎo)航

Golang實(shí)現(xiàn)Redis過(guò)期時(shí)間實(shí)例探究

更新時(shí)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(shí)現(xiàn)Redis過(guò)期時(shí)間實(shí)例探究，

引言

用11篇文章實(shí)現(xiàn)一個(gè)可用的Redis服務(wù)，姑且叫EasyRedis吧，希望通過(guò)文章將Redis掰開(kāi)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(jué)，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(qǐng)求序列化協(xié)議（RESP）
[x] easyredis之內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)
[x] easyredis之過(guò)期時(shí)間 (時(shí)間輪實(shí)現(xiàn))
[x] easyredis之持久化（AOF實(shí)現(xiàn)）
[ ] easyredis之發(fā)布訂閱功能
[ ] easyredis之有序集合（跳表實(shí)現(xiàn)）
[ ] easyredis之 pipeline 客戶端實(shí)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(chǔ)

【第四篇】EasyRedis之過(guò)期時(shí)間

在使用Redis的時(shí)候經(jīng)常會(huì)對(duì)緩存設(shè)定過(guò)期時(shí)間，例如set key value ex 3,設(shè)定過(guò)期時(shí)間3s,等到過(guò)期以后，我們?cè)賵?zhí)行get key正常情況下是得不到數(shù)據(jù)的。不同的key會(huì)設(shè)定不同的過(guò)期時(shí)間1s 5s 2s等等。按照八股文我們知道key過(guò)期的時(shí)候，有兩種刪除策略：

惰性刪除：不主動(dòng)刪除過(guò)期key，當(dāng)訪問(wèn)該key的時(shí)候，如果發(fā)現(xiàn)過(guò)期了再刪除好處：對(duì)CPU友好，不用頻繁執(zhí)行刪除，但是對(duì)內(nèi)存不友好，都過(guò)期了還占用內(nèi)存
定時(shí)刪除：主動(dòng)刪除key，到了key的過(guò)期時(shí)間，立即執(zhí)行刪除好處：對(duì)內(nèi)存友好，可以緩解內(nèi)存壓力，對(duì)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(shí)現(xiàn)了,我們看下代碼如何使下？

惰性刪除

本質(zhì)就是訪問(wèn)的時(shí)候判斷下key是否過(guò)期，過(guò)期就刪除并返回空。代碼路徑engine/database.go在獲取key的值時(shí)候，我們會(huì)執(zhí)行一次 db.IsExpire(key)判斷key是否過(guò)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(guò)期（主動(dòng)檢測(cè)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(guò)期字典ttlDict中獲取key的過(guò)期時(shí)間

如果沒(méi)有獲取到，說(shuō)明沒(méi)有設(shè)定過(guò)期時(shí)間（do nothing）
如果有過(guò)期時(shí)間，并且時(shí)間已經(jīng)過(guò)期，主動(dòng)刪除之

// 判斷key是否已過(guò)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(guò)期，主動(dòng)刪除
		db.Remove(key)
	}
	return isExpire
}

定時(shí)刪除

本質(zhì)是對(duì)key設(shè)定一個(gè)過(guò)期時(shí)間，時(shí)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(gè)固定的定時(shí)器，例如3s檢測(cè)一次，這種思路可以，但是存在一個(gè)問(wèn)題，

如果key的過(guò)期時(shí)間為1s，那你3s才檢測(cè)是否太不夠及時(shí)了？
那就把檢測(cè)間隔設(shè)定為1s吧，那如果key的過(guò)期時(shí)間都為3s，到執(zhí)行時(shí)間檢測(cè)一遍發(fā)現(xiàn)任務(wù)都沒(méi)過(guò)期，那不就白白浪費(fèi)CPU時(shí)間了嗎？

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

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

當(dāng)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?yàn)殓姳硎茄h(huán)往復(fù)的運(yùn)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(gè)circle的標(biāo)記，表示當(dāng)前任務(wù)是第幾圈的任務(wù)

代碼路徑tool/timewheel

代碼中通過(guò)切片模型環(huán)，通過(guò)鏈表模擬任務(wù)鏈表

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

當(dāng)添加任務(wù)的時(shí)候，需要通過(guò)延遲時(shí)間計(jì)算當(dāng)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(duì)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(duì)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(huì)下（很簡(jiǎn)單）