Redis面試必問的過期策略有哪些?Expire&LRU

一、帶着疑問看文章

不知道你有沒有遇到以下情形？

• 我往Redis裏寫的數據怎麼沒了？偶爾會丟失部分數據
• 我的數據明明都過期了，怎麼還佔用着內存？

二、過期策略&LRU

可以回答：我往Redis裏寫的數據怎麼沒了？偶爾會丟失部分數據這個問題

如果redis的內存佔用過多的時候，此時會進行內存淘汰策略：
假設如下場景：

redis裏有10000個key，現在已經滿了，redis需要觸發內存淘汰策略刪除key
1個key，最近1min被查了2w次
1個key，最近10min被查了100次
1個key，最近1小時被查了10次

• noeviction：當內存不足以寫新數據的時候，那麼寫操作會報錯。（一般沒人用，畢竟只是緩存，又不是mysql這種ACID的關係型數據庫）
• allkeys-lru：當內存不足以寫新數據的時候，在key空間中，移除最近最少使用的key（這個是最常用的），如果只移除一個的話，那麼最後一個key肯定被移除
• allkeys-random：當內存不足以寫新數據的時候，在key空間中，隨機移除某個key（一般沒人用，萬一把我活躍的key移除了咋辦）
• volatile-lru：當內存不足以寫新數據的時候，在設置了過期時間的key中，移除最近最少使用的key（這個也還湊合，但是也不咋地，都設置過期時間了，你還給我移除幹嘛）
• volatile-random：當內存不足以寫新數據的時候，在設置了過期時間的鍵空間中，隨機移除某個key（極其不合適，還不如allkeys-random）
• volatile-ttl：當內存不足以寫新數據的時候，在設置了過期時間的鍵空間中，有更早過期時間的key優先移除（也不咋合適，不一定更早過期的就是不活躍key，而且都快過期了你還給我移除幹嘛，自生自滅）

三、expire原理

可以回答：我的數據明明都過期了，怎麼還佔用着內存？
官方：http://redis.cn/commands/expire.html

如果假設你設置一個一批key只能存活1個小時，那麼接下來1小時後，redis是怎麼對這批key進行刪除的？
答案是：定期刪除+惰性刪除

• 定期刪除

定期刪除，指的是redis默認是每隔100ms就隨機抽取一些設置了過期時間的key，檢查其是否過期，如果過期就刪除。假設redis裏放了10萬個key，都設置了過期時間，你每隔幾百毫秒，就檢查10萬個key，那redis基本上就死了，cpu負載會很高的，消耗在你的檢查過期key上了。注意，這裏可不是每隔100ms就遍歷所有的設置過期時間的key，那樣就是一場性能上的災難。實際上redis是每隔100ms隨機抽取一些key來檢查和刪除的。

• 惰性刪除

定期刪除可能會導致很多過期key到了時間並沒有被刪除掉，那咋整呢？所以就是惰性刪除了。這就是說，在你獲取某個key的時候，redis會檢查一下 ，這個key如果設置了過期時間那麼是否過期了？如果過期了此時就會刪除，不會給你返回任何東西。
並不是key到時間就被刪除掉，而是你查詢這個key的時候，redis再懶惰的檢查一下

通過上述兩種手段結合起來，保證過期的key一定會被幹掉

• 總結

很簡單，就是說，你的過期key，靠定期刪除沒有被刪除掉，還停留在內存裏，佔用着你的內存呢，除非你的系統去查一下那個key，纔會被redis給刪除掉

但是實際上這還是有問題的，如果定期刪除漏掉了很多過期key，然後你也沒及時去查，也就沒走惰性刪除，此時會怎麼樣？如果大量過期key堆積在內存裏，導致redis內存塊耗盡了，咋整？

答案是：走內存淘汰機制。

四、手寫簡易版LRU

不求自己純手工從底層開始打造出自己的LRU，但是起碼知道如何利用已有的jdk數據結構實現一個java版的LRU。純手工的放到後期的數據結構和算法。

public class LRUCache<K, V> extends LinkedHashMap<K, V> {
    
	private final int CACHE_SIZE;

    // 這裏就是傳遞進來最多能緩存多少數據
    public LRUCache(int cacheSize) {
        super((int) Math.ceil(cacheSize / 0.75) + 1, 0.75f, true); // 這塊就是設置一個hashmap的初始大小，同時最後一個true指的是讓linkedhashmap按照訪問順序來進行排序，最近訪問的放在頭，最老訪問的就在尾
        CACHE_SIZE = cacheSize;
    }

    @Override
    protected boolean removeEldestEntry(Map.Entry eldest) {
        return size() > CACHE_SIZE; // 這個意思就是說當map中的數據量大於指定的緩存個數的時候，就自動刪除最老的數據
    }
}

五、總結

• 我往Redis裏寫的數據怎麼沒了？偶爾會丟失部分數據
• 我的數據明明都過期了，怎麼還佔用着內存？
• 手寫簡易版LRU

六、個人公衆號

微信公衆號【Java碼農社區】