Redis面试必问的过期策略有哪些?Expire&LRU

一、带着疑问看文章

不知道你有没有遇到以下情形?

  • 我往Redis里写的数据怎么没了?偶尔会丢失部分数据
  • 我的数据明明都过期了,怎么还占用着内存?

二、过期策略&LRU

可以回答:我往Redis里写的数据怎么没了?偶尔会丢失部分数据这个问题

如果redis的内存占用过多的时候,此时会进行内存淘汰策略:
假设如下场景:

redis里有10000个key,现在已经满了,redis需要触发内存淘汰策略删除key
1个key,最近1min被查了2w次
1个key,最近10min被查了100次
1个key,最近1小时被查了10次
  • noeviction:当内存不足以写新数据的时候,那么写操作会报错。(一般没人用,毕竟只是缓存,又不是mysql这种ACID的关系型数据库)
  • allkeys-lru:当内存不足以写新数据的时候,在key空间中,移除最近最少使用的key(这个是最常用的),如果只移除一个的话,那么最后一个key肯定被移除
  • allkeys-random:当内存不足以写新数据的时候,在key空间中,随机移除某个key(一般没人用,万一把我活跃的key移除了咋办)
  • volatile-lru:当内存不足以写新数据的时候,在设置了过期时间的key中,移除最近最少使用的key(这个也还凑合,但是也不咋地,都设置过期时间了,你还给我移除干嘛)
  • volatile-random:当内存不足以写新数据的时候,在设置了过期时间的键空间中,随机移除某个key(极其不合适,还不如allkeys-random)
  • volatile-ttl:当内存不足以写新数据的时候,在设置了过期时间的键空间中,有更早过期时间的key优先移除(也不咋合适,不一定更早过期的就是不活跃key,而且都快过期了你还给我移除干嘛,自生自灭)

三、expire原理

可以回答:我的数据明明都过期了,怎么还占用着内存?
官方:http://redis.cn/commands/expire.html

如果假设你设置一个一批key只能存活1个小时,那么接下来1小时后,redis是怎么对这批key进行删除的?
答案是:定期删除+惰性删除

  • 定期删除

定期删除,指的是redis默认是每隔100ms就随机抽取一些设置了过期时间的key,检查其是否过期,如果过期就删除。假设redis里放了10万个key,都设置了过期时间,你每隔几百毫秒,就检查10万个key,那redis基本上就死了,cpu负载会很高的,消耗在你的检查过期key上了。注意,这里可不是每隔100ms就遍历所有的设置过期时间的key,那样就是一场性能上的灾难。实际上redis是每隔100ms随机抽取一些key来检查和删除的。

  • 惰性删除

定期删除可能会导致很多过期key到了时间并没有被删除掉,那咋整呢?所以就是惰性删除了。这就是说,在你获取某个key的时候,redis会检查一下 ,这个key如果设置了过期时间那么是否过期了?如果过期了此时就会删除,不会给你返回任何东西。
并不是key到时间就被删除掉,而是你查询这个key的时候,redis再懒惰的检查一下

通过上述两种手段结合起来,保证过期的key一定会被干掉

  • 总结

很简单,就是说,你的过期key,靠定期删除没有被删除掉,还停留在内存里,占用着你的内存呢,除非你的系统去查一下那个key,才会被redis给删除掉

但是实际上这还是有问题的,如果定期删除漏掉了很多过期key,然后你也没及时去查,也就没走惰性删除,此时会怎么样?如果大量过期key堆积在内存里,导致redis内存块耗尽了,咋整?

答案是:走内存淘汰机制。

四、手写简易版LRU

不求自己纯手工从底层开始打造出自己的LRU,但是起码知道如何利用已有的jdk数据结构实现一个java版的LRU。纯手工的放到后期的数据结构和算法。

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

    // 这里就是传递进来最多能缓存多少数据
    public LRUCache(int cacheSize) {
        super((int) Math.ceil(cacheSize / 0.75) + 1, 0.75f, true); // 这块就是设置一个hashmap的初始大小,同时最后一个true指的是让linkedhashmap按照访问顺序来进行排序,最近访问的放在头,最老访问的就在尾
        CACHE_SIZE = cacheSize;
    }

    @Override
    protected boolean removeEldestEntry(Map.Entry eldest) {
        return size() > CACHE_SIZE; // 这个意思就是说当map中的数据量大于指定的缓存个数的时候,就自动删除最老的数据
    }
}

五、总结

  • 我往Redis里写的数据怎么没了?偶尔会丢失部分数据
  • 我的数据明明都过期了,怎么还占用着内存?
  • 手写简易版LRU

六、个人公众号

微信公众号【Java码农社区】
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