Redis 的键过期策略与 EXPIRE、TTL 命令的使用

Redis 提供了键的过期机制，可以为每个键设置一个过期时间。过期的键会被自动删除，从而释放内存。合理利用过期策略，可以显著提升 Redis 的使用效率。

1. 键过期策略介绍

Redis 通过以下几种方式处理键的过期：

1.1 主动过期

• Redis 定期检查部分键的过期时间，并主动删除已经过期的键。
• 为了减少性能开销，这种检查是以“采样”的方式进行，并非扫描所有键。

1.2 惰性过期

• 当客户端访问某个键时，Redis 会检查这个键是否已过期。如果已过期，则会删除该键。
• 优点：只在必要时检查过期，减少不必要的计算。
• 缺点：可能存在内存浪费的情况，因为某些键在过期后未被访问。

1.3 内存淘汰

• 如果 Redis 的内存达到上限，可能会触发内存淘汰策略。已过期的键通常会优先被清理。

2. 设置键的过期时间

Redis 提供多个命令来设置键的过期时间：

2.1 EXPIRE 命令

EXPIRE 命令为指定的键设置过期时间（单位：秒）。

使用方法：

EXPIRE <key> <seconds>

示例：

SET user:123 "John Doe"  -- 设置一个键 "user:123"
EXPIRE user:123 60       -- 设置该键的过期时间为 60 秒

代码说明：

1. 使用 SET 命令创建键 user:123，值为 "John Doe"。
2. 通过 EXPIRE 命令设置键的生存时间为 60 秒。

2.2 PEXPIRE 命令

PEXPIRE 命令与 EXPIRE 类似，但时间单位是毫秒。

使用方法：

PEXPIRE <key> <milliseconds>

示例：

SET session:abc "active"
PEXPIRE session:abc 15000  -- 设置过期时间为 15000 毫秒（15 秒）

代码说明：

• PEXPIRE 设置更精确的过期时间，适合需要毫秒级控制的场景。

2.3 EXPIREAT 和 PEXPIREAT 命令

• EXPIREAT 按指定的时间戳（以秒为单位）设置键的过期时间。
• PEXPIREAT 按指定的时间戳（以毫秒为单位）设置键的过期时间。

示例：

SET order:456 "pending"
EXPIREAT order:456 1718300000  -- 设置键的过期时间为指定的时间戳（秒）

代码说明：

• 1718300000 是 Unix 时间戳，表示键将在该时间点过期。

3. 检查键的剩余时间

Redis 提供两个命令用于查询键的剩余生存时间：

3.1 TTL 命令

TTL 返回以秒为单位的剩余生存时间。

使用方法：

TTL <key>

示例：

SET cache:item "value"
EXPIRE cache:item 120        -- 设置键的过期时间为 120 秒
TTL cache:item               -- 查询剩余生存时间

代码说明：

• 假设距离过期还剩 90 秒，TTL 的返回值将是 90。

3.2 PTTL 命令

PTTL 返回以毫秒为单位的剩余生存时间。

示例：

SET token "xyz"
PEXPIRE token 5000           -- 设置键的过期时间为 5000 毫秒
PTTL token                   -- 查询剩余生存时间（毫秒）

代码说明：

• 假设距离过期还剩 3000 毫秒，PTTL 的返回值将是 3000。

4. 删除键的过期时间

Redis 提供 PERSIST 命令来移除键的过期时间，使其变为持久化键。

使用方法：

PERSIST <key>

示例：

SET temp:data "temporary"
EXPIRE temp:data 60          -- 设置过期时间为 60 秒
PERSIST temp:data            -- 删除过期时间，键将持久存在

代码说明：

• PERSIST 命令取消了键的过期限制，使键长期保留。

5. 注意事项与最佳实践

5.1 避免过多的过期键

• 在高并发场景下，过多的过期键可能导致性能问题。
• 建议分散键的过期时间，避免同一时间大规模的过期操作。

5.2 使用合理的过期时间

• 根据业务需求，设置合理的过期时间。例如，用户会话可能设置较短的过期时间，而缓存数据可以设置更长的时间。

5.3 定期监控过期键

• 使用 Redis 的慢查询日志和监控工具，检查过期键的处理情况，确保性能稳定。

6. 总结

Redis 的键过期功能是其内存管理的重要机制，通过 EXPIRE、TTL 等命令，我们可以轻松设置和查询键的过期时间。在实际应用中：

• 合理设置过期时间可以减少内存占用。
• 使用惰性过期和主动过期策略相结合的方式，确保高效管理键的生命周期。
• 注意过期策略与业务逻辑的结合，提升系统的稳定性和用户体验。

掌握键过期策略和相关命令，可以帮助开发者更好地利用 Redis 的特性，提高系统性能和可维护性。