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Redis中實現(xiàn)滑動時間過期的方式
Redis是目前最流行的NoSQL數(shù)據(jù)庫之一，它也是一個高性能的緩存服務(wù)器，提供了很多有用的特性，其中包括鍵過期（Expire）功能。Expire可以讓Redis自動將鍵值對進行過期刪除，從而保證Redis的內(nèi)存占用率不會過高。但是默認的Expire功能只支持以固定時間為基礎(chǔ)進行過期，不能實現(xiàn)滑動時間過期，這個時候我們就需要實現(xiàn)自己的滑動時間過期策略。
滑動時間過期的策略可以保證在讀取時，不會出現(xiàn)緩存的不一致。一般的實現(xiàn)方法是通過使用定時器輪詢所有的KEY來實現(xiàn)。但這會造成較大的性能代價，因此，我們需要使用一些特別的技巧來實現(xiàn)。
我們需要使用如下數(shù)據(jù)類型：
1. Sorted Set：記錄鍵的過期時間戳，并按時間戳從小到大排序，其中的score為時間戳，value為鍵的名字。
2. Hash：存儲鍵名和對應(yīng)的值。
我們的過期檢查邏輯包括兩個步驟：
1. 找到第一個過期的鍵值對，并刪除它
2. 安排定時器，在過期時間列表中下一個過期時間到來的時間點再次觸發(fā)過期檢查邏輯
其中第一步可以通過 Redis 的 ZRANGEBYSCORE 命令實現(xiàn)，ZRANGEBYSCORE 命令可以按照 score 范圍返回一段元素（value），然后我們可以使用Redis原子性操作 DEL 命令立即刪除它。
第二步需要通過 Redis 的 BLPOP 命令來實現(xiàn)。
BLPOP 命令會阻塞，直到有一個列表中的元素被彈出為止。
假設(shè)我們已經(jīng)從 Sorted Set 中獲取了下一個要過期的鍵值對的到期時間點，則需要計算出該時間點與當(dāng)前時間點的時間差，并使用 Redis 中的 BLPOP 命令進行定時等待。
當(dāng) BLPOP 命令被喚醒時，首先再次使用 ZSCORE 進行判斷，如果該鍵未過期，則再次進行定時等待。
隨著 Redis 中的鍵值對數(shù)量不斷增加，我們的ZSET會逐漸占用越來越多的內(nèi)存，而使用 Redis Expire 功能則可以避免這一問題。因為我們以系統(tǒng)時間加上一個滑動時間窗口的數(shù)組為過期時間，因此只需要設(shè)置一個過期時間即可，過期時間到達后，我們可以使用定時器再次按照上面的步驟進行處理。
具體代碼實現(xiàn)可以參考以下代碼：
“`python
import time
import redis
class RedisCache:
def __init__(self, host, port):
self._redis = redis.StrictRedis(host=host, port=port, db=0)
def set(self, key, value, sliding_timeout):
# 計算絕對過期時間
time_str = str(time.time() + sliding_timeout)
# 將值存儲在哈希表中
self._redis.hset(‘cache’, key, value)
# 將鍵及其過期時間存儲在有序集合中
self._redis.zadd(‘expire’, {key: time_str})
def get(self, key):
# 從哈希表中獲取值
value = self._redis.hget(‘cache’, key)
if value is not None:
# 值存在，檢查過期時間
time_str = self._redis.zscore(‘expire’, key)
now = time.time()
if float(time_str) > now:
# 未過期，返回值
return value
else:
# 刪除過期鍵值對
self._redis.hdel(‘cache’, key)
self._redis.zrem(‘expire’, key)
return None
def run_expire(self):
while True:
# 獲取下一個過期鍵名及其過期時間
key, time_str = self._redis.zrange(‘expire’, 0, 0, withscores=True)
if len(key) == 0:
# 沒有過期鍵值對
time.sleep(1)
continue
now = time.time()
if float(time_str) > now:
# 將定時器等待至下一個過期時間
seconds = float(time_str) – now
time.sleep(seconds)
continue
# 刪除過期鍵值對
print(‘delete’, key[0])
self._redis.hdel(‘cache’, key[0])
self._redis.zrem(‘expire’, key[0])
if __name__ == ‘__mn__’:
cache = RedisCache(‘localhost’, 6379)
cache.set(‘key1’, ‘value1’, 10)
cache.set(‘key2’, ‘value2’, 20)
cache.set(‘key3’, ‘value3’, 30)
# 啟動過期檢查線程
cache_thread = threading.Thread(target=cache.run_expire)
cache_thread.start()
上述代碼實現(xiàn)了一個簡單的 Redis 緩存服務(wù)器，其中實現(xiàn)了滑動時間窗口的過期處理。我們可以通過調(diào)用 set 方法進行鍵/值存儲，并指定在過期時效內(nèi)是否使用滑動時間窗口過期方式，而 get 方法則會返回指定鍵名對應(yīng)的值。同時，通過調(diào)用 run_expire 方法，我們在后臺啟動了一個線程，用于定時檢查過期鍵值對并刪除它們。
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新聞名稱：Redis中實現(xiàn)滑動時間過期的方式（redis滑動時間過期）
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