【Redis】redis的过期策略如何实现&有关定时器的补充

redis的过期策略如何实现

注意：不能直接遍历所有的key来判断当前key是否过期，这样子效率非常低，redis整体策略是：定期删除和惰性删除

• 定期删除：每次抽取一部分进行验证过期时间。保证抽取检查过程足够快。为了避免一次性删除大量过期键导致服务器阻塞，Redis将每次执行的删除数量限制在一个较小的范围内。
  • 对于定期删除的时间有明确的要求，因为redis是单线程程序，如果扫描过期key消耗的时间太多，就可能导致正常处理请求的命令被阻塞
• 惰性删除：假设这个key已经到了过期时间了，但是暂时还没有删除它，这个key还存在，当客户端尝试访问一个键时，Redis会检查该键是否已过期。如果键已过期，则会立即删除该键并返回空结果(nil)。

通过惰性过期和定期过期策略的结合，Redis可以高效地管理键的过期，并保持内存的合理使用，并且还提供了一系列的内存淘汰策略

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注意：redis当中并没有采用定时器的方式来实现过期key的删除，因为如果基于定时器来实现，可能要引入多线程，不符合redis单线程执行流的初衷

关于定时器的补充

redis并没有采取下述的两种定时器方案，但是下述两种都是属于高效的定时器的实现方式

定时器：在某个时间到达之后，执行某些特定的任务

基于优先级队列/堆实现的定时器

优先级队列：按照指定的优先级先进先出，在redis过期key的场景中，可以通过 “过期时间越早，优先级越高”

例子：假设有很多key设置了过期时间，就可以把这些key加入到一个优先级队列当中，指定优先级规则是过期时间早的先出队列，此时队头元素就是最早的要过期的key，此时定时器当中只要分配一个线程，让这个线程去检查队首元素，查看是否过期即可，如果队头元素都没有过期，那么后续元素一定没有过期

注意：

1.扫描线程不需要遍历所有的key，只需要盯住队头元素即可，如果队头元素没有过期，那么后续元素一定没有过期

2.扫描线程检查元素过期时间也不能太频繁，可以根据当前时刻和队头元素的过期时间的差值设置一个等待时间，当时间差不多到了的时候，系统再去唤醒这个扫描线程。此时扫描线程不需要高频扫描队头元素，把CPU的开销也节省下来了

3.但是如果在线程休眠的时候来了一个新任务，该新任务可能过期时间比较早，此时可以在新任务添加的时候，唤醒一下扫描线程，重新检查队头元素，再根据时间差距重新调整阻塞时间

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基于时间轮实现的定时器

时间轮算法是通过一个时间轮去维护定时任务，按照一定的时间单位对时间轮进行划分刻度。然后根据任务延时计算任务落在该时间轮的第几个刻度上，如果任务时长超出了刻度数量，则需要增加一个参数记录时间轮需要转动的圈数

优点：实现相对简单

缺点：是无法精确、准时地执行定时任务，只能是近似执行`

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时间轮结构

时间轮类似于一个时钟，它和时钟一样是有刻度的，每个刻度大小可以是100ms也可以是1ms，上图的时间轮有6个刻度，每个刻度大小是100ms，也就是每过100ms会顺时针移动一个刻度，走完一圈需要600ms

工作原理：每往时间轮提交一个延时任务，会判断该任务的执行时间要放在哪个刻度上，比如在时间轮启动后的第100ms，提交了一个延时400ms执行的任务，那么该任务应该放在刻度5上，如果提交了一个延迟700ms执行的任务，那么该任务会放在刻度2上，并且会记录该任务还需要走一圈时间轮才能执行。时间轮每移动一个刻度，就会执行当前刻度上的任务，一个刻度上的任务可能会有多个

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