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Redis過期機(jī)制下的多線程優(yōu)化
Redis是一款高速的開源鍵值存儲(chǔ)系統(tǒng)，它能在內(nèi)存中操作數(shù)據(jù)，并可以定期將數(shù)據(jù)寫入磁盤保存。其中過期鍵是一種自動(dòng)過期的機(jī)制，可以保證Redis空間的合理利用。但是在高并發(fā)場(chǎng)景下，單線程的過期機(jī)制已經(jīng)不能滿足需求，需要通過使用多線程的方式來進(jìn)行優(yōu)化。
過期鍵的實(shí)現(xiàn)原理
Redis 的過期鍵是通過每個(gè)鍵設(shè)置一個(gè)過期時(shí)間，當(dāng) Redis 每一次對(duì)鍵的讀寫操作時(shí)會(huì)檢查鍵的過期時(shí)間是否已到，若到達(dá)過期時(shí)間則自動(dòng)刪除該過期鍵。過期鍵并不是立刻刪除，而是在 Redis 進(jìn)行寫操作時(shí)通過惰性刪除算法進(jìn)行刪除。
懶惰刪除算法（lazy deletion）是 Redis 用來處理過期鍵的一種算法，所有過期的鍵值對(duì)并不是立即刪除，而是等到寫操作執(zhí)行時(shí)才會(huì)進(jìn)行刪除。這種算法的好處是避免了每秒鐘進(jìn)行一次 GC（垃圾回收）操作，可以減少 Redis 的 I/O 操作，同時(shí)避免 Redis 由于執(zhí)行刪除操作而帶來的性能損失。
但是這種算法也有一些缺點(diǎn)，單線程模型下，若有大量的鍵過期，那么每當(dāng)客戶端執(zhí)行寫操作時(shí)，Redis 會(huì)逐個(gè)檢查鍵是否過期，導(dǎo)致卡頓，這時(shí)候就需要多線程的來優(yōu)化。
Redis多線程過期鍵的實(shí)現(xiàn)
使用多線程可以讓過期鍵的處理變得更加高效。實(shí)現(xiàn)多線程的方式有很多種，可以選擇使用JDK自帶的ThreadPoolExecutor或者使用Quartz定時(shí)器的方式。
– 使用Java自帶的ThreadPoolExecutor：
“` java
public class RedisExpireKeyThread implements Runnable{
public static final int THREAD_NUMBER = 5;
public void run() {
while (true) {
Jedis jedis = RedisPool.getConnection();
try {
ScanParams scanParams = new ScanParams().count(100);
String cursor = “0”;
do {
ScanResult scanResult = jedis.scan(cursor, scanParams);
List result = scanResult.getResult();
for (String key : result) {
//轉(zhuǎn)換成字節(jié)數(shù)組
byte[] rawKey = SafeEncoder.encode(key);
if (jedis.exists(rawKey) && jedis.ttl(rawKey) == -1) {
jedis.expire(rawKey, 30);
}
}
cursor = scanResult.getStringCursor();
} while (!”0″.equals(cursor));
} catch (Exception e) {
// 異常處理
} finally {
RedisPool.returnConnection(jedis);
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
}
public class RedisExpireKeyManager {
private static ExecutorService executor = ThreadPoolExecutor.newFixedThreadPool(THREAD_NUMBER);
static {
for (int i = 0; i
RedisExpireKeyThread expireThread = new RedisExpireKeyThread();
Thread thread = new Thread(expireThread);
executor.submit(thread);
}
}
public static void shutDownTimeOutThread() {
executor.shutdown();
}
}
使用線程池來管理多個(gè)RedisExpireKeyThread，在實(shí)際使用中可以根據(jù)性能調(diào)試線程的數(shù)量。
- 使用Quartz定時(shí)器：
在 Quartz 定時(shí)器的使用中，我們可以通過創(chuàng)建一個(gè) Job 來遍歷 Redis 中所有的過期鍵，并在將其刪除或者修改其 TTL 的方式來達(dá)到 passivate 的目的。
首先實(shí)現(xiàn)一個(gè)類實(shí)現(xiàn) Quartz 的 Job 接口，為了保證可用性，我們對(duì)代碼進(jìn)行了完善：
``` java
public class RedisExpireKeyQuartzJob implements Job {
public void execute(JobExecutionContext context) throws JobExecutionException {
Jedis jedis = RedisPool.getConnection();
try {
ScanParams scanParams = new ScanParams().count(100);
String cursor = "0";
do {
ScanResult scanResult = jedis.scan(cursor, scanParams);
List result = scanResult.getResult();
for (String key : result) {
//轉(zhuǎn)換成字節(jié)數(shù)組
byte[] rawKey = SafeEncoder.encode(key);
if (jedis.exists(rawKey) && jedis.ttl(rawKey) == -1) {
jedis.expire(rawKey, 30);
}
}
cursor = scanResult.getStringCursor();
} while (!"0".equals(cursor));
} catch (Exception e) {
// 警告 / 拋出異常
} finally {
RedisPool.returnConnection(jedis);
}
}
}
我們將執(zhí)行 Redis 的操作封裝進(jìn)了 RedisExpireKeyQuartzJob 類之中。在 execute() 方法中與前面的 RedisExpireKeyThread 的實(shí)現(xiàn)沒有區(qū)別，這里就不介紹了，直接看下面的主函數(shù)：
“` java
public static void mn(String[] args) {
try {
//創(chuàng)建scheduler
SchedulerFactory schedulerFactory = new StdSchedulerFactory();
Scheduler scheduler = schedulerFactory.getScheduler();
//創(chuàng)建任務(wù)
JobDetl jobDetl = JobBuilder.newJob(RedisExpireKeyQuartzJob.class).withIdentity(“RedisExpireKeyPassivator”, “RedisPassivateGroup”).build();
//創(chuàng)建每個(gè)10秒執(zhí)行一次的定時(shí)器
Trigger trigger = TriggerBuilder.newTrigger().withIdentity(“redisExpireKeyTrigger”, “RedisPassivateGroup”).withSchedule(SimpleScheduleBuilder.simpleSchedule().withIntervalInSeconds(10).repeatForever()).build();
//將定時(shí)器和任務(wù)添加到 scheduler 中
scheduler.scheduleJob(jobDetl, trigger);
//啟動(dòng)Scheduler
scheduler.start();
} catch (Exception e) {
//警告/拋出異常
}
}
我們首先啟動(dòng)一個(gè) Quartz 調(diào)度器，然后使用 JobBuilder 創(chuàng)建一個(gè)執(zhí)行 Redis 過期鍵的 Job，并設(shè)置了 trigger，讓 Job 每隔 10 秒鐘執(zhí)行一次。最后通過 scheduleJob 將其添加到調(diào)度器中，整個(gè)過程非常簡(jiǎn)單。
結(jié)語
以上就是 Redis 過期鍵實(shí)現(xiàn)的優(yōu)化方案，從單線程過期機(jī)制到多線程過期機(jī)制可以大大提高 Redis 在并發(fā)場(chǎng)景下的處理負(fù)載能力。這兩種實(shí)現(xiàn)方式均有優(yōu)劣，可能需要根據(jù)具體的業(yè)務(wù)場(chǎng)景來選擇。同時(shí)，在分布式場(chǎng)景下 Redis 過期鍵的處理也是一大難點(diǎn)，如果需要做部署方面的優(yōu)化，可以考慮使用 Redis 集群方案。
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當(dāng)前標(biāo)題：Redis過期機(jī)制下的多線程優(yōu)化（redis過期多線程）
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