Redis缓存过期策略_redistemplate.expire

Redis缓存是一种常用的缓存技术，可以提高系统性能和响应速度。然而，如果不采取适当的过期策略，缓存可能会占据大量内存，并且数据也可能会过期并失效。

一、Redis缓存过期策略的基础知识

了解Redis缓存过期策略的前提是必须掌握Redis内存模型以及数据结构，在此我们不再赘述。Redis缓存过期策略的核心思想是根据key的过期时间来决定key是否被删除的。当一个key的过期时间到达指定时间后，Redis会自动将其删除。这个过程是由Redis内部负责的，程序员只需要设定好key的过期时间即可。

二、Redis缓存过期策略常见的类型以及如何实现

1）TTL（Time-To-Live）

TTL是Redis最简单的过期策略之一，它需要程序员手动为每个key设置过期时间。当key的过期时间到达后，Redis会自动将其删除。我们可以使用TTL命令获取key的剩余时间或者使用EXPIRE命令设置key的过期时间。例如：

# 设置 key 为 value, 并将过期时间设置为 10 秒钟 
SET key value EX 10 # 获取 key 的剩余过期时间 TTL key

2）惰性删除

惰性删除策略也是Redis默认的过期策略之一。它不会把所有的过期 key 都删除掉，而是等到有客户端来查询这个 key 的时候才检查该 key 是否已过期，并在发现过期的情况下删除该 key。因此惰性删除存在缺陷：如果有大量的过期 key 没有被查询，就会占用过多的内存空间。所以在某些场景中，需要结合其他策略来使用惰性删除。

3）定期删除

定期删除是与惰性删除相对应的一种过期策略，它会每隔一段时间主动检查过期 key，并删除过期的 key 。Redis会启动一个专门负责删除过期 key 的线程，并且可以通过配置文件指定清除频率（redis.conf文件中，default-db-deletion-size配上db * rows-per-second * 3600 ）。与惰性删除不同，定期删除会消耗一定的CPU资源和IO资源，但相对惰性删除而言，它可以更快的将大量过期 key 删除掉。

二、Redis如何处理超时key

当一个key过期后，程序员无需干预，Redis会自动开始进行以下两个操作：

1）简单地将该key打上过期标记，并不立即从内存中删除；

2）通过惰性删除或定期删除策略，在之后的某个时间从内存中清除带有过期标记的key。

需要注意的是，Redis并不能保证所有过期的key都能在第一时间被后台线程清理掉。为了避免缓存泄漏和数据更新问题，应用程序在使用Redis缓存时，最好添加逻辑判断，比如在获取value之前先检查key是否存在或者手动删减过期key 。

三、基于时间的过期策略

1. 设置过期时间

在Redis中，可以使用EXPIRE和PEXPIRE命令为键设置生存时间，以秒或毫秒为单位。例如：
// 设置键为mykey的值，确保它在30秒之后过期
 

redisTemplate.opsForValue().set("mykey", "Hello, Redis!");
redisTemplate.expire("mykey", 30, TimeUnit.SECONDS);

2. 查看剩余生存时间

可以使用TTL命令或PTTL命令来查看键的剩余生存时间（以秒或毫秒为单位）。例如：

 

// 查看mykey的生存时间（以秒为单位）
redisTemplate.ttl("mykey");
 
// 查看mykey的生存时间（以毫秒为单位）
redisTemplate.pttl("mykey");

3. 取消过期时间

可以使用PERSIST命令来取消键的生存时间，使其永久保存。例如：

// 取消mykey的生存时间
redisTemplate.persist("mykey");

四、基于LRU算法的淘汰机制

1. 设置最大内存

可以使用maxmemory和maxmemory-policy两个配置参数设置Redis的最大内存和相应的淘汰策略。例如：

# 设置Redis最大内存为100MB
maxmemory 100mb
 
# 设置淘汰策略为LRU
maxmemory-policy allkeys-lru

2. 修改默认淘汰策略

除了使用maxmemory-policy命令来设置全局的淘汰策略外，也可以通过将某些键标记为VOLATILE来单独设置LRU淘汰策略。例如：

// 将mykey的生存时间设置为10秒，并标记为VOLATILE
redisTemplate.expire("mykey", 10, TimeUnit.SECONDS);
redisTemplate.execute(new RedisCallback<Boolean>() {
    @Override
    public Boolean doInRedis(RedisConnection connection) throws DataAccessException {
        // 将mykey标记为VOLATILE
        connection.setEx(redisTemplate.getKeySerializer().serialize("mykey"), 10000L,
                redisTemplate.getValueSerializer().serialize("Hello, Redis!"));
        return true;
    }
});

3. 查看Redis内存使用情况

可以使用INFO命令或redis-cli工具来查看Redis的内存使用情况。例如：
# 使用INFO命令查看Redis内存使用情况

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内存使用情况
$ redis-cli info memory

五、通过Java代码演示实操

以下是一个通过Java Redis API演示基于时间的过期策略和LRU淘汰机制的示例程序。

 
public class CacheDemo {
    private static finalStringRedisTemplate redisTemplate = new StringRedisTemplate();
 
    static {
        // 设置Redis服务器的主机名和端口号
        RedisStandaloneConfiguration config = new RedisStandaloneConfiguration("localhost", 6379);
        // 创建连接池
        LettuceConnectionFactory factory = new LettuceConnectionFactory(config);
        factory.afterPropertiesSet();
        // 设置RedisTemplate的连接工厂
        redisTemplate.setConnectionFactory(factory);
        redisTemplate.afterPropertiesSet();
    }
 
    public static void main(String[] args) {
        // 设置键值对缓存
        redisTemplate.opsForValue().set("key1", "value1");
        redisTemplate.opsForValue().set("key2", "value2");
 
        // 设置key1的生存时间为10秒，并标记为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的剩余生存时间
        System.out.println(redisTemplate.getExpire("key1"));
 
        // 设置Redis的最大内存为10MB，淘汰策略为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内存使用情况
        System.out.println(redisTemplate.execute(RedisServerCommands::info).get("used_memory"));
    }
}

六、总结

Redis缓存的过期策略是保证缓存可靠性和性能的关键之一。基于时间的过期策略通过设置生存时间来实现，而基于LRU算法的淘汰机制则根据访问频率和时间排序来删除最近没有使用的key。在实际使用中，可以结合两种策略来避免出现缓存占据大量内存和过期失效等问题。在Java中，可以使用RedisTemplate来对Redis进行操作。通过设置键值对缓存、设置过期时间、取消过期时间、修改默认淘汰策略和查看Redis内存使用情况等操作，可以实现对缓存的控制和管理。

需要注意的是，在设置缓存过期时间和淘汰机制时，应根据业务场景和数据类型来选择合适的时间和策略。如果需要缓存的数据变化频繁，建议采用基于LRU算法的淘汰机制；如果数据比较固定或重要性较高，可以使用基于时间的过期策略。