Redis中过期操作和过期策略的示例分析

# Redis中过期操作和过期策略的示例分析

## 目录
1. [Redis过期操作概述](#1-redis过期操作概述)
2. [Redis过期键设置方法](#2-redis过期键设置方法)
3. [Redis过期键的删除策略](#3-redis过期键的删除策略)
4. [Redis过期策略的源码分析](#4-redis过期策略的源码分析)
5. [Redis过期操作的实际应用](#5-redis过期操作的实际应用)
6. [Redis过期策略的性能优化](#6-redis过期策略的性能优化)
7. [Redis过期键的常见问题及解决方案](#7-redis过期键的常见问题及解决方案)
8. [Redis过期操作的最佳实践](#8-redis过期操作的最佳实践)
9. [Redis与其他缓存系统的过期策略对比](#9-redis与其他缓存系统的过期策略对比)
10. [总结与展望](#10-总结与展望)

---

## 1. Redis过期操作概述

### 1.1 什么是键过期
Redis作为内存数据库，提供了键过期功能（TTL, Time To Live），允许为键设置生存时间，到期后自动删除。这是Redis实现缓存淘汰、会话管理等场景的核心机制。

### 1.2 过期操作的重要性
- 内存管理：避免内存无限增长
- 数据时效性：自动清理无效数据
- 业务场景支持：验证码过期、会话超时等

---

## 2. Redis过期键设置方法

### 2.1 命令操作
```bash
# 设置键值对并指定过期时间（秒）
SET key value EX 60

# 单独设置过期时间
EXPIRE key 60

# 毫秒级精度
PEXPIRE key 60000

# 指定Unix时间戳过期
EXPIREAT key 1735689600

// Redis源码片段（redis.h）
typedef struct redisDb {
    dict *dict;         // 键空间
    dict *expires;      // 过期字典
    // ...
} redisDb;

def get(key):
    if key.expired_at < now():
        delete_key(key)
        return None
    return key.value

// 源码示例（expire.c）
void activeExpireCycle(int type) {
    // ...采样逻辑...
    if (num > ACTIVE_EXPIRE_CYCLE_LOOKUPS_PER_LOOP)
        num = ACTIVE_EXPIRE_CYCLE_LOOKUPS_PER_LOOP; // 默认20
}

// db.c中的查找函数
robj *lookupKey(redisDb *db, robj *key, int flags) {
    dictEntry *de = dictFind(db->dict,key->ptr);
    if (de) {
        // 检查过期时间
        if (checkKeyExpired(db,key)) {
            return NULL;
        }
        // ...返回值处理...
    }
}

graph TD
    A[开始定时任务] --> B{数据库非空?}
    B -->|是| C[随机采样20个键]
    C --> D[逐个检查过期]
    D --> E{过期键比例>25%?}
    E -->|是| C
    E -->|否| F[结束本轮扫描]

// Spring Session配置
@Configuration
@EnableRedisHttpSession(maxInactiveIntervalInSeconds = 1800)
public class SessionConfig {
    // 30分钟自动过期
}

-- Redis + Lua实现的令牌桶
local tokens = redis.call("GET", KEYS[1])
if not tokens then
    tokens = 10
    redis.call("SETEX", KEYS[1], 60, tokens-1) -- 1分钟过期
else
    -- ...令牌处理逻辑...
end

# redis.conf
hz 10  # 默认10，可提高到100（更频繁的过期检查）

# 将大Hash拆分为多个子键
for i in range(10):
    redis.hset(f"user:{user_id}:{i}", field, value)
    redis.expire(f"user:{user_id}:{i}", 3600)

notify-keyspace-events Ex