【Redis】Redis 通用命令、键的过期策略

客官°小女子只卖身不卖艺 2023-10-15 18:14 43阅读 0赞

### 文章目录 ###

*  一、基础命令
 *   *  SET 和 GET
 *  二、全局命令
 *   *  KEYS
     *  EXISTS
     *  DEL
     *  EXPIRE 和 TTL
     *  经典面试题：Redis 中 key 的过期策略是怎么实现的
     *  TYPE

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Redis 有许多种数据结构，但是这些数据结构的 key 的类型都是字符串类型的（所以说，Redis 不同的数据结构都是针对于 value 而言的）。正因如此，对应相同类型的 key 来说，就有一些通用的来操作 Redis 的命令。

# 一、基础命令 #

## SET 和 GET ##

SET 和 GET 可以说是 Redis 中最基础也是最核心的两个命令了，Redis 是以键值对的形式来储存数据的，因此对于 Redis 中数据的存取就如同在操作一个哈希表一样。SET的作用就是 把 key 和 value 设置进 Redis，而 GET 则是通过 key 将 value 从 Redis 中取出。

例如下面的操作：

![48c7deb7b79943bc9814b9d96ac7562b.png][]

1.  上述操作中，使用 SET 命令向 Redis 中添加了一个 key 为 `key1`，value 为 `12345` 和 key 为 `key2`，value 为 `hello` 的两个键值对；
2.  然后再使用 GET key 这样的语法的命令获取到 key 对应的 value 值。
3.  如果使用 GET 获取一个不存在的 key 对应的值则会返回 `nil`（即相当于null）。

**注意事项：**

通过上述操作可以发现，在 Redis 中 key 和 value 其实都是字符串，但是不需要加上引号。当然如果想要加的话，单引号和双引号都可以。

![d327fb5b8c5a4667b4bfded2e54da642.png][]

# 二、全局命令 #

Redis 有许多种数据结构，但是这些数据结构的 key 的类型都是字符串类型的（所以说，Redis 不同的数据结构都是针对于 value 而言的）。正因如此，对应相同类型的 key 来说，就有一些全局通用的来操作 Redis 的命令。

## KEYS ##

KEYS 命令的作用是用来查询当前 Redis 服务器上匹配的所有的 key 的，可以通过一些特殊的通配符来描述 key 的模式，然后就可以查询出 Redis 中所有匹配这个模式的 key 。

keys pattern

**在 Redis 的官方文档中给出 KEYS 的模式类型如下：**

![7c502b2eac364619a995c0bcd2ea4bef.png][]  
a）`?` 符号的作用是匹配一个字符

例如：当 pattern 为 `h?llo` 的时候，就能匹配到如：`hello`、`hallo`、`hxllo` 这样的 key。

![c3b724366b1d46e9836d3811d2b5a7f6.png][]

b）`*` 符号的作用是匹配 0 个或多个任意字符

例如：当 pattern 为 `h*llo` 的时候，就能匹配到如：`hllo`、`heeeello` 这样的 key。

![2e1a254f413a44c08584544641919d0c.png][]

c）`[ae]` 符号的意思只匹配 a 或 e 这样的

例如：当 pattern 为 `h[ae]llo` 的时候，就能匹配到 `hallo`、`hello`，但是不会匹配到 `hillo`。

![cf0a48a7d69748f588bf916c39820022.png][]

d）`[^e]` 符号的意思是匹配非 e 的

例如：当 pattern 为 `h[^e]llo` 的时候，就不会到 `hello`，但能匹配到其他的如 `hallo`、`hbllo` 这样的。

![d9086294d1df461db5bc4aa5253d189f.png][]

f）`[a-b]` 符号的意思是匹配 a ~ b 之间的  
例如：当 pattern 为 `h[a-e]llo` 的时候，就能匹配到 `hallo`、`hello` 这样的。

![9061c03c108d4d1dbdeb5f08d43efac3.png][]

**关于 KEYS 命令的注意事项：**

> 在实际生产环境中，要谨慎使用命令 `keys *`，因为这条命令会查询出当前 Redis 中储存的所有 key，其时间复杂度为 O(N)。如果使用了该命令，可能会造成一些严重的后果：
> 
> 1.  由于 Redis 是用单线程处理命令的，如果使用 `keys *` 命令的话，就可能导致 Redis 会执行很长时间，而在此期间无法为其他用户提供服务了。
> 2.  Redis 常作为 MySQL 这样的数据库的挡箭牌（缓存），一旦因为 `keys *` 导致数据无法从 Redis 中获取（Redis 阻塞），累计的大量的其他请求超时后就会从数据库中去查询数据，此时 MySQL 这样的数据库可能就会措手不及了，非常有可能造成数据库崩溃。

## EXISTS ##

exists 命令的作用是判断某个 key 是否存在。如果存在则返回 1， 不存在则返回 0。

**其语法格式为：**

exists key [key ...]

那么就意味着 exists 命令可以单独查询一个 key，也可以同时查询多个 key：  
![584c792f39ae4a33944600c4f1807fa3.png][]

> **使用 EXISTS 命令的注意事项：**
> 
>  *  Redis 查询某个 key 是否存在的时间复杂度是 O(1)，因为 Redis 组织这些 key 是以哈希表这样的数据结构来组织的。
>  *  尽管 Redis 查询某个 key 是否存在的时间复杂度是 O(1)，但是由于 Redis 是以单线程来处理命令的，并且 Redis 的客户端与服务器是通过网络进行通信的，因此同时查询多个 key 的效率比分开查询单个 key 时的效率要高得多。

## DEL ##

DEL 命令的功能是删除指定的 key，删除成功返回 1，失败则返回 0。  
**使用语法：**

del key [key ...]

![3a84468eaaff44cb896ecd564b5a8c01.png][]  
和 EXISTS 命令一样，执行 DEL 命令的时间复杂度也是 O(1)，可以单独删除一个 key，也可以同时删除多个 key，但注意应该同时删除多个 key 以避免影响 Redis 的性能。

## EXPIRE 和 TTL ##

EXPIRE 命令的作用是为 key 指定一个秒级的过期时间，当然还有一个命令 PEXPIER，其指定的是毫秒级别的过期时间，当 key 过期之后则会删除这个 key。而 TTL 命令的作用是获取某个 key 剩余的过期时间，如果没有设置过期时间则返回 - 1，已经超时了则返回 - 2。

**EXPIRE 的使用语法：**

expire key seconds

**TTL 的使用语法：**

ttl key

**使用例子：**

![e3f2659ba569453d8792d8c4ad32ab40.png][]

## 经典面试题：Redis 中 key 的过期策略是怎么实现的 ##

如下图所示，展示了 key 设置了超时时间然后到过期的整个过程：  
![ad49c8cfedb549d18043de5f0e5a09e4.png][]  
在实际生成环境中，Redis 存在了大量的 key，并且大多数的 key 都是设置了超时时间的。对于 Redis 来说，内存空间是极其宝贵的资源，如果不及时清理过期的 key，就会浪费大量的内存空间。

**那么如何清理这些随时会过期的 key 呢？**

可能一拍脑门就会想到定时在所有的 key 里面去找出过期的 key 并清除，乍一看实现起来非常简单，但是别忘了，Redis 是使用多线程来处理任务的，如果以这样的方式去清理 key 的话，那么 Redis 的生命周期早就结束了。

实际上，简单来说 Redis 中 key 的过期策略是 `定期删除与惰性删除`相结合：

**1. 定期删除**

定期删除是 Redis 中的一种主动过期检查机制。

Redis 定期地（默认每秒钟10次，可以在配置文件中进行调整）随机选择一些已设置过期时间的键，并检查它们的过期时间是否已到。如果键已经过期，Redis 会将其删除。

并且，Redis 会在每次执行定期删除操作时，**随机选择一部分键进行检查和清理。这样做是为了分散定期删除操作对性能的影响，以免在某一刻集中删除大量过期键**。

**2. 惰性删除**

惰性删除是 Redis 中的被动过期检查机制。

当客户端尝试读取一个键的值时，Redis 会首先检查该键的过期时间。如果键已经过期，Redis 不会返回它的值，而是立即将其删除。惰性删除确保了在键被访问时，如果已经过期，会立即删除。这降低了过期键在内存中积累的可能性。

> 综合使用这两种方法，Redis 实现了高效的键过期策略，但仍然可能存在一些过期键没有及时清理的情况，特别是在大量过期键堆积时。为了确保过期键的及时清理，还可以考虑以下方法：

*  **设置适当的过期时间：** 在配置文件中，为键设置合理的过期时间，以确保不会在内存中积累大量过期键。
 *  **使用内存淘汰策略：** Redis 提供了不同的内存淘汰策略，如LRU（最近最少使用）、LFU（最不经常使用）等。通过选择适当的淘汰策略，可以在内存不足时主动删除一些键，包括过期键。
 *  **定期扫描和清理：** 可以定期执行自定义脚本或任务来扫描和清理过期键。这样可以确保即使 Redis 主线程繁忙，也有一个独立的任务负责清理过期键。
 *  **使用 Redis 的 Pub/Sub 功能：** 可以使用 Redis 的发布/订阅功能来实现一个过期键的监控系统。当键过期时，Redis 可以发布一个消息，然后订阅者可以处理这些消息来执行清理操作。

综合使用这些方法，可以确保 Redis 中的过期键得到及时清理，从而维护内存的稳定和性能。

## TYPE ##

TYPE 命令的作用是返回指定 key 对应 value 的数据类型。  
**其语法为：**

type key

例如：

![5618b61c067f4da8b21ee8ab155fff5d.png][]

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