Redis实现混合过期策略的研究（redis 混合过期策略）

Redis实现混合过期策略的研究

Redis作为一种内存数据库，其具有高速度、高可用性、高扩展性等优点，因此在很多高并发场景下得到了广泛的应用。但是，Redis存储的数据往往需要根据一定的策略进行过期清理，以防止过多的数据占用内存空间。对于Redis的过期机制，目前主要有两种方式：主动清理和被动清理。主动清理是由Redis自动清理、过期数据，而被动清理则是在数据被获取时判断它是否过期。但是，这两种方式各有优缺点，主动清理会带来一定的性能障碍，而被动清理则会带来一定的计算复杂度，因此需要寻找一种更有效的策略。本文通过研究发现，一种混合过期策略能够很好地解决上述问题。

一、Redis的过期机制

Redis的过期机制主要有两种方式：

1、主动清理

Redis会定义一个定时器，定期扫描每个key的过期时间，将时间到了的key进行清理，这种方式的缺点是会带来一定的性能障碍，因为Redis的清理机制是在单独的线程中进行的。

2、被动清理

Redis的被动清理方式是在读取key时进行过期验证，只有过期的key才会被删除。这种方式会带来一定的计算复杂度，但是可以避免渐进式rehash时的性能问题。

二、混合过期策略

在前文提到的两种Redis过期机制中，主动清理方式会带来一定的性能障碍，而被动清理方式会带来一定的计算复杂度，那么有没有一种过期策略，既能够避免性能障碍，又能够避免计算复杂度呢？答案就是混合过期策略。

混合过期策略是将主动清理和被动清理两种策略结合起来，通过设置不同的过期时间阈值，将不同的key存储在不同的过期时间策略中。在Redis中，有两个过期时间策略，分别是主过期策略和异步过期策略。

主过期策略是指在Redis主线程主动清理过期key，而异步过期策略是指在异步线程内被动清理过期key。可以将短时间内可能被频繁调用的数据存储在主过期策略中，而将较长时间内不常用的数据存储在异步过期策略中，这样就可以达到一个很好的平衡。

三、混合过期策略的具体实现

具体实现混合过期策略，需要增加一个异步线程，该线程会定期扫描过期key，并将异步过期策略中的过期key进行清理。当Redis主线程遇到一个过期的key时，它还会使用异步线程清理器删除异步过期策略中的相应key，以避免异步线程不及时地清理。

import redis.clients.jedis.Jedis;

import redis.clients.jedis.JedisPool;

import redis.clients.util.Pool;

import java.util.concurrent.Executors;

import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;

public class RedisExpirable {

protected static final String MNCHAN = “__redis_expired_channel__”;

protected static final String ASYNCCHAN = “__redis_expired_channel_async__”;

private JedisPool pool;

protected ScheduledExecutorService executorService;

public RedisExpirable(JedisPool pool) {

this(pool, 1);

}

public RedisExpirable(JedisPool pool, int threadCount) {

this.pool = pool;

this.executorService = Executors.newScheduledThreadPool(threadCount);

}

public RedisExpirable(Pool pool, int threadCount) {

this(new JedisPool(pool), threadCount);

}

public void addExpirator(String key, int seconds) {

try (Jedis jedis = pool.getResource()) {

jedis.expire(key, seconds);

String chan = seconds > 0 ? ASYNCCHAN : MNCHAN;

jedis.publish(chan, key);

if (executorService != null) {

int delay = Math.max(1, seconds / 2);

executorService.schedule(new Expirator(jedis, key), delay, TimeUnit.SECONDS);

}

}

}

protected class Expirator implements Runnable {

Jedis jedis;

String key;

public Expirator(Jedis jedis, String key) {

this.jedis = jedis;

this.key = key;

}

@Override

public void run() {

try {

if (!jedis.exists(key)) {

jedis.publish(ASYNCCHAN, key);

}

} catch (Exception e) {

e.printStackTrace();

}

}

}

}

在上述代码中，我们增加了一个异步线程，来实现异步过期策略中的过期key进行清理的功能，以下是代码的具体解释：

1、在addExpirator方法中，我们使用了Jedis工具类的expire方法，用于设置key的过期时间，并且通过发布订阅功能，将该key的名称发布到相应通道中。

2、如果过期时间大于0，那么我们将该key存储到异步通道中进行处理。

3、将异步线程的延迟时间设置为过期时间的一半，以避免异步线程对系统性能产生影响。

4、在Expirator的run方法中，我们检查key是否存在于Redis中，如果不存在，则将key发布到异步通道中，以便异步线程删除。

四、总结

本文通过研究发现，混合过期策略是一种更加有效的Redis过期策略，可以在不损失性能的情况下达到更好的过期清理效果。但是，在实际使用过程中，还需要根据具体场景来设置合适的过期时间阈值，以最大化使用Redis的性能。

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