redis键过期（redis附加功能篇）

Redis 的附加功能

在前面的课程中，我们陆续介绍了 Redis 的六种数据结构，它们分别是字符串、列表、散列、集合、有序集合和 HyperLogLog。

除此之外，我们还介绍了如何使用数据库命令来操作 Redis 的数据库本身：比如使用 DEL 命令删除数据库中的某个键，使用 SCAN 命令渐进地遍历整个数据库，使用 DBSIZE 返回数据库包含的键值对数量，等等。

在这些数据库功能的基础上，Redis 还提供了一些附加功能，它 们分别是：键过期功能、发布与订阅功能、流水线功能、事务功能以及 Lua 脚本功能。

这些附加功能要么就是用来解决特定 问题的，要么就是用来增强数据库功能、使得数据库设置操作能够更好地进行的，在接下来的几节课程中，我们将陆续介绍这些附加功能。

键过期功能

让 Redis 在指定的时间自动删除特定的键。

键过期功能的相关命令

设置生存时间

Redis 提供了两个命令来设置键的生存时间（TTL，time to live），它们分别是：

如果给定的键不存在，那么 EXPIRE 和 PEXPIRE 将返回 0 ，表示设置失败；如果命令返回 1 ，那么表示设置成功。
当一个键被设置了生存时间之后，它的生存时间将会随着时间的流逝而减少：时间过去一毫秒，键的生存时间就减少一毫秒；时间过去一秒钟，键的生存时间就减少一秒钟；以此类推。
当一个键的生存时间被减少至低于 0 时，Redis 就会自动将这个键删除掉。

EXPIRE 示例

redis> SET msg "hello world"
OK
redis> EXPIRE msg 5 # 设置生存时间
(integer) 1
redis> EXISTS msg # 仍然存在
(integer) 1
redis> EXISTS msg # 已被自动删除
(integer) 0

严格来说，设置生存时间为 5 ，会让键存在 6 秒钟。

PEXPIRE 示例

redis> PEXPIRE number 5500
(integer) 1
redis> EXISTS number
(integer) 1
redis> EXISTS number
(integer) 0

注 1 ：一秒钟 = 1000 毫秒
注 2 ：Redis 默认每 100 毫秒检查一次键是否过期，所以上表也是以每 100 毫秒为单位列出的。

设置过期时间

Redis 提供了两个命令用于设置键的过期时间（expire time）：

如果给定的键不存在，那么 EXPIREAT 和 PEXPIREAT 将返回 0 ，表示设置失败；如果命令返回 1 ，那么表示设置成功。
对于被设置了过期时间的键来说，当键的过期时间小于当前时间的时候，Redis 就会自动地删除该键。

EXPIREAT 示例

 redis> SET msg "time to go"
 OK
 redis> EXPIREAT msg 1000000005
 (integer) 1
 redis> EXISTS msg # 1000000005 之前
 (integer) 1
 redis> EXISTS msg # 1000000005 之后
 (integer) 0

PEXPIREAT 示例

redis> SET song "Last Night, Good Night"
OK
redis> PEXPIREAT song 1000000005500
(integer) 1
redis> EXISTS song # 1000000005500 之前
(integer) 1
redis> EXISTS song # 1000000005500 之后
(integer) 0

生存时间和过期时间的区别

设置生存时间和设置过期时间都可以让 Redis 自动删除指定的键，它们的区别在于设置“键什么时候要被删除”的方式不同：
• EXPIRE 和 PEXIRE 的作用是让键在 N 秒钟或者 N 毫秒之后被删除。
• 而 EXPIREAT 和 PEXPIREAT 的作用则是让键在指定的 UNIX 时间到达之后被删除。
带有生存时间的键就像是一个倒计时器，它会倒数 5、4、3、2、1、0，然后被删掉。
而带有过期时间的键则像是一个定时器，它会在指定的时间来临之后被删掉。

返回键的剩余生存时间

在为一个键设置过期时间或者生存时间之后，用户可以使用 TTL 命令或者 PTTL 命令查看这个键的剩余生存时间，以此来获知键还有多久才会被 Redis 删除：

TTL 和 PTTL 示例

redis> SET msg "hello"
OK
redis> EXPIRE msg 10086
(integer) 1
redis> TTL msg
(integer) 10083
redis> PTTL msg
(integer) 10079336
redis> SET number 10086
OK
redis> EXPIREAT number 1408498480
(integer) 1
redis> TTL number # 距离 14...80 的秒数
(integer) 15
redis> PTTL number # 距离 14...80 的毫秒数
(integer) 11651

注意，Redis 并没有提供查看键的过期时间的命令，所以对于一个设置了过期时间的键来说，我们只能使用TTL 和 PTTL 来查看它的剩余生存时间。

移除键的过期时间或生存时间

PERSIST key
移除为键 key 设置的过期时间或生存时间，使得它不会被 Redis 自动删除。
移除成功时命令返回 1 ；如果命令没有设置过期时间或生存时间，那么命令返回 0 。 复杂度为 O(1) 。

PERSIST 命令

redis> SET msg "hello"
OK
redis> EXPIRE msg 30
(integer) 1
redis> TTL msg
(integer) 28
redis> PERSIST msg
(integer) 1
redis> TTL msg
(integer) -1
redis> SET number 10086
OK
redis> EXPIREAT number 1408499100
(integer) 1
redis> TTL number
(integer) 25
redis> PERSIST number
(integer) 1
redis> TTL number
(integer) -1

键过期功能的应用

自动更新缓存、自动刷新排行榜、定时删除的用户 Session。
示例：自动更新的缓存
以下是《字符串》一节介绍过的缓存方法，但这个方法并不实用，因为程序需要通过手动删除旧的缓存来进行缓存更新，否则程序就会一直使用同一个缓存：

@app.route(“/”)
def index():
 cached_content = GET ‘index’
 if cached_content:
 return cached_content
 else:
 content = fetch_and_create_index()
 SET ‘index’ content
 return content
以下是使用键过期功能实现的，一个每五分钟就会自动更新一次的缓存实现：
@app.route(“/”)
def index():
 cached_content = GET ‘index’
 if cached_content:
 return cached_content
 else:
 content = fetch_and_create_index()
 SET ‘index’ content
 EXPIRE ‘index’ 5*60 
 return content

SETEX 命令

因为
SET key value
EXPIRE key seconds
这个模式经常出现，所以 Redis 在 2.0 版本新增了 SETEX 命令：
SETEX key seconds value
这个命令相当于原子地执行 SET 命令和 EXPIRE 命令。

PSETEX 命令

在 Redis 2.6.0 ，Redis 开始支持毫秒精度的过期时间和生存时间，并增加了相应的 PEXPIRE、PEXPIREAT、PTTL 三个命令，以及 PSETEX 命令：
PSETEX key milliseconds value
执行这个命令相当于原子地执行以下两个命令：
SET key value
PEXPIRE key milliseconds

SET 命令对生存时间的支持

在 Redis 2.6.12 版本，Redis 又对 SET 命令进行了修改，让它支持可选的 EX 参数和 PX 参数：
SET key value [EX seconds] [PX milliseconds]
执行 SET key value EX seconds 相当于执行 SETEX key seconds value ； 而执行 SET key value PX milliseconds 相当于执行 PSETEX key milliseconds value 。
尽管目前 SETEX 和 PSETEX 都能正常使用，但我个人 还是建议尽量使用 SET 而不是 SETEX 或者PSETEX ，因为使用 SET 来设置生存时间更简洁一些，而比较旧的 SETEX 和 PSETEX 在将来可能会被废弃。

修改之前给出的 cache.py ，增加一个 expire_put(name, content, ttl) ，让被设置的缓存可以在 ttl 秒之后自动被删除。

# coding: utf-8

class Cache:

def __init__(self, client):
self.client = client

def put(self, name, content):
self.client.set(name, content)

def get(self, name):
return self.client.get(name)

# 使用 SETEX 实现
def expire_put(self, name, content, ttl):
self.client.setex(name, content, ttl)

# 使用 SET + EXPIRE 实现
def expire_put2(self, name, content, ttl):
self.client.set(name, content)
self.client.expire(name, ttl)

# 使用 PSETEX 实现
def expire_put3(self, name, content, ttl):
"""
Python 客户端尚未支持 PSETEX 命令，
如果支持的话，我们可以通过将 ttl*1000 来调用 PSETEX
从而实现与 SETEX 相同的效果：

PSETEX name ttl*1000 content
"""
raise

# 使用 SET ... EX seconds 实现
def expire_put4(self, name, content, ttl):
"""
Python 客户端尚未支持 SET 命令的 EX 参数，
如果支持的话，我们可以用以下方法来实现与 SETEX 相同的效果：

SET name content EX ttl
"""
raise

# 使用 SET ... PX milliseconds 实现
def expire_put5(self, name, content, ttl):
"""
Python 客户端尚未支持 SET 命令的 PX 参数，
如果支持的话，我们可以用以下方法来实现与 SETEX 相同的效果：

SET name content PX ttl*1000
"""
raise

示例：自动刷新的排行榜

在介绍有序集合的时候，我们给出了日排行版的实现方法（rank_list.py），通过给日排行榜设置生存时间，我们可以让 Redis 在每个新的一天开始时，自动删除旧的排行榜。实现方法是，在每次添加一个 项到排行榜之后，执行以下检查：

# 如果排行榜还没有设置生存时间
 # 那么将它的生存时间设置为今天剩余的秒数
if TTL(ranklist) == -1:
 EXPIRE ranklist today_remain_seconds()

通过这个设置操作，程序可以让 Redis 自动删除每天的旧排行榜。

修改之前给出的 rank_list.py 文件的 RankList.incr() 方法，为每个日排行榜设置恰当的生存时间或过期时间，使得每日的排行榜在一天 过后自动被删除。

# encoding: utf-8

from datetime import datetime, timedelta

def today_remaind_seconds():
    now = datetime.now()
    tomorrow = now + timedelta(days=1) - timedelta(hours=now.hour, minutes=now.minute,seconds=now.second)
    return (tomorrow-now).seconds

class DayRankList:

    def __init__(self, key, client):
        self.key = key
        self.client = client

    def incr(self, item, increment=1):
        # 注意在 redis-py 客户端中
        # zincrby() 方法是先给定元素后给定分值
        # 这和 ZINCRBY 命令规定的顺序正好相反
        self.client.zincrby(self.key, item, increment)

        # 注意 Python 客户端在键没有生存时间/过期时间时返回 None 而不是 -1
        if self.client.ttl(self.key) is None:
            self.client.expire(self.key, today_remaind_seconds())

    def get_top(self, n, show_score=False):
        return self.client.zrevrange(self.key, 0, n-1, withscores=show_score)

示例：实现用户 Session

用户 Session （会话）是一种验证用户身份的手段，通常会分 别储存在服务器端和客户端，一般由用户ID（uid）和 Session ID （sid）组成。

当用户成功登录网站之后，网页浏览器会把网站返回的 Session 储存起来，之后每次浏览器查看网站的某个页面时，浏览器都会把 Session 里面储存的信息连同网页请求一并发送给网站，使得网站可以检查这个客户端是否已经登录，以及是否为指定的用户，等等。

Session 一般每过一周或者一个月就会自 动过期，强制用户再次登录，以防用户遗忘密码，或者Session ID 遭人破解。

用户 Session 的 API 及其实现

用户 Session 的使用示例

# 设置客户端，设置 Session 的生存时间为一个月（默认值）
session = Session(client)
# 为 ID 为 10086 的用户创建 Session ID
sid = session.assign(10086)
# 检查 Session ID 是否正确，将返回 True ，表示传入的 Session ID 正确
session.valid(10086, sid)
# 再次检查，这次将返回 False ，表示 Session ID 不正确
session.valid(10086, “WrongSessionID”)

复习

复习（1/2）

使用键过期功能可以让 Redis 自动在指定的时间删除特定的键。 让 Redis 自动删除键的方法有两种，一种是 为键设置生存时间，另一种是为键设置过期时间：
• 生存时间就像一个倒计时器，它会随着时间的流逝而不断减少，当生存 时间被减少至低于 0 时，键就会被删除；
• 过期时间就像一个定时器，当给定的时间到达之后，键就会被删除。

复习（2/2）