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劃重點：Redis的過期鍵删除政策也是面試中經常會被問的，我最近面試，被問到了好幾次。
對于Redis伺服器來說，記憶體資源非常寶貴，如果一些過期鍵一直不被删除，就會造成資源浪費，是以我們需要考慮一個問題：如果一個鍵過期了，它什麼時候會被删除呢？
1. 常見的删除政策
常見的删除政策有以下3種：
- 定時删除
在設定鍵的過期時間的同時，建立一個定時器，讓定時器在鍵的過期時間來臨時，立即執行對鍵的删除操作。
- 惰性删除
放任過期鍵不管，每次從鍵空間中擷取鍵時，檢查該鍵是否過期，如果過期，就删除該鍵，如果沒有過期，就傳回該鍵。
- 定期删除
每隔一段時間，程式對資料庫進行一次檢查，删除裡面的過期鍵，至于要删除哪些資料庫的哪些過期鍵，則由算法決定。
其中定時删除和定期删除為主動删除政策，惰性删除為被動删除政策。
接下來我們一一講解。
1.1 定時删除政策
定時删除政策通過使用定時器，定時删除政策可以保證過期鍵盡可能快地被删除，并釋放過期鍵占用的記憶體。
是以，定時删除政策的優缺點如下所示：
- 優點：對記憶體非常友好
- 缺點：對CPU時間非常不友好
舉個例子，如果有大量的指令請求等待伺服器處理，并且伺服器目前不缺少記憶體，如果伺服器将大量的CPU時間用來删除過期鍵，那麼伺服器的響應時間和吞吐量就會受到影響。
也就是說，如果伺服器建立大量的定時器，伺服器處理指令請求的性能就會降低，是以Redis目前并沒有使用定時删除政策。
1.2 惰性删除政策
惰性删除政策隻會在擷取鍵時才對鍵進行過期檢查，不會在删除其它無關的過期鍵花費過多的CPU時間。
是以，惰性删除政策的優缺點如下所示：
- 優點：對CPU時間非常友好
- 缺點：對記憶體非常不友好
舉個例子，如果資料庫有很多的過期鍵，而這些過期鍵又恰好一直沒有被通路到，那這些過期鍵就會一直占用着寶貴的記憶體資源，造成資源浪費。
1.3 定期删除政策
定期删除政策是定時删除政策和惰性删除政策的一種整合折中方案。
定期删除政策每隔一段時間執行一次删除過期鍵操作，并通過限制删除操作執行的時長和頻率來減少删除操作對CPU時間的影響，同時，通過定期删除過期鍵，也有效地減少了因為過期鍵而帶來的記憶體浪費。
2. Redis使用的過期鍵删除政策
Redis伺服器使用的是惰性删除政策和定期删除政策。
2.1 惰性删除政策的實作
過期鍵的惰性删除政策由expireIfNeeded函數實作，所有讀寫資料庫的Redis指令在執行之前都會調用expireIfNeeded函數對輸入鍵進行檢查：
- 如果輸入鍵已經過期，那麼将輸入鍵從資料庫中删除
- 如果輸入鍵未過期，那麼不做任何處理
以上描述可以使用如下流程圖表示：
2.2 定期删除政策的實作
過期鍵的定期删除政策由activeExpireCycle函數實作，每當Redis伺服器的周期性操作serverCron函數執行時，activeExpireCycle函數就會被調用，它在規定的時間内，分多次周遊伺服器中的各個資料庫，從資料庫的expires字典中随機檢查一部分鍵的過期時間，并删除其中的過期鍵。
activeExpireCycle函數的大體流程為：
函數每次運作時，都從一定數量的資料庫中随機取出一定數量的鍵進行檢查，并删除其中的過期鍵，比如先從0号資料庫開始檢查，下次函數運作時，可能就是從1号資料庫開始檢查，直到15号資料庫檢查完畢，又重新從0号資料庫開始檢查，這樣可以保證每個資料庫都被檢查到。
劃重點：
關于定期删除的大體流程，最近面試時有被問道，我就是按上述描述回答的。
可能有的面試官還會問，每次随機删除哪些key呢？可以提下LRU算法（Least Recently Used 最近最少使用），一般不會再細問，不過有興趣的同學可以深入研究下。更多面試題，歡迎關注公衆号 Java面試題精選
3. RDB對過期鍵的處理
3.1 生成RDB檔案
在執行SAVE指令或者BGSAVE指令建立一個新的RDB檔案時，程式會對資料庫中的鍵進行檢查，已過期的鍵不會被儲存到新建立的RDB檔案中。
舉個例子，如果資料庫中包含3個鍵k1、k2、k3，并且k2已經過期，那麼建立新的RDB檔案時，程式隻會将k1和k3儲存到RDB檔案中，k2則會被忽略。
3.2 載入RDB檔案
在啟動Redis伺服器時，如果伺服器隻開啟了RDB持久化，那麼伺服器将會載入RDB檔案：
- 如果伺服器以主伺服器模式運作，在載入RDB檔案時，程式會對檔案中儲存的鍵進行檢查，未過期的鍵會被載入到資料庫中，過期鍵會被忽略。
- 如果伺服器以從伺服器模式運作，在載入RDB檔案時，檔案中儲存的所有鍵，不論是否過期，都會被載入到資料庫中。
因為主從伺服器在進行資料同步（完整重同步）的時候，從伺服器的資料庫會被清空，是以一般情況下，過期鍵對載入RDB檔案的從伺服器不會造成影響。更多面試題，歡迎關注公衆号 Java面試題精選
4. AOF對過期鍵的處理
4.1 AOF檔案寫入
如果資料庫中的某個鍵已經過期，并且伺服器開啟了AOF持久化功能，當過期鍵被惰性删除或者定期删除後，程式會向AOF檔案追加一條DEL指令，顯式記錄該鍵已被删除。
舉個例子，如果用戶端執行指令GET message通路已經過期的message鍵，那麼伺服器将執行以下3個動作：
- 從資料庫中删除message鍵
-
追加一條DEL message指令到AOF檔案
-向執行GET message指令的用戶端傳回空回複
4.2 AOF檔案重寫
在執行AOF檔案重寫時，程式會對資料庫中的鍵進行檢查，已過期的鍵不會被儲存到重寫後的AOF檔案中。
5. 複制功能對過期鍵的處理
在主從複制模式下，從伺服器的過期鍵删除動作由主伺服器控制：
- 主伺服器在删除一個過期鍵後，會顯式地向所有從伺服器發送一個DEL指令，告知從伺服器删除這個過期鍵。
- 從伺服器在執行用戶端發送的讀指令時，即使發現該鍵已過期也不會删除該鍵，照常傳回該鍵的值。
- 從伺服器隻有接收到主伺服器發送的DEL指令後，才會删除過期鍵。