Redis默认过期算法
Redis 是一个开源的高性能键值存储数据库，常被用作缓存、消息队列和排行榜等高并发场景。在 Redis 中，过期算法是一项重要的功能，它能够自动删除过期的键，以释放内存空间。本文将介绍 Redis 默认的过期算法，并提供代码示例加深理解。
Redis 默认过期算法概述
Redis 使用一种称为「惰性删除」的过期算法来管理键的过期。当一个键过期时，Redis 并不会立即删除它，而是将它标记为过期状态。当客户端尝试访问一个过期键时，Redis 会检测键是否过期，如果过期则删除它，否则返回有效数据。
Redis 使用了一个双层的哈希表结构来管理键的过期状态。第一层哈希表是一个全局的字典，键是被管理的键，值是指向第二层哈希表的指针。第二层哈希表是一个局部的字典，用于存储键的过期时间。
过期键的检测是以每个 Redis 服务器的运行时间（Unix 时间戳）为单位进行的。当键的过期时间小于当前时间时，Redis 会将键标记为过期状态。这种方式保证了 Redis 的过期算法是一个「惰性」过期算法。
Redis 默认过期算法代码示例
以下是一个使用 Redis 默认过期算法的示例代码：
import redis
# 连接 Redis
r = redis.Redis(host='localhost', port=6379, db=0)
# 设置一个键值对，并设置过期时间为 60 秒
r.set('key', 'value', ex=60)
# 获取键的值
value = r.get('key')
print(value) # 输出：b'value'
# 等待 70 秒
time.sleep(70)
# 再次获取键的值
value = r.get('key')
print(value) # 输出：None
上述代码中，我们使用 Python 的 redis 模块连接 Redis 数据库，并设置一个键值对 key 和 value，过期时间为 60 秒。然后，我们通过 get 方法获取键的值，打印出来。接着，我们等待 70 秒后再次获取键的值，发现返回结果为 None，说明键已经过期被删除。
Redis 默认过期算法效果图
为了更直观地展示 Redis 默认过期算法的效果，我们使用饼状图来表示过期键和未过期键的比例。下面是一个使用 Mermaid 语法中的 pie 来绘制的饼状图：
pie
"未过期键" : 80
"过期键" : 20
从上述饼状图可以看出，未过期键占据了绝大部分比例，而过期键只占据了很小的一部分比例。这是因为 Redis 默认的过期算法是基于「惰性删除」的，只有当客户端访问过期键时，Redis 才会检测并删除它。
总结
Redis 默认的过期算法是一种基于惰性删除的机制，它通过定时检测和延迟删除的方式管理键的过期状态。这种算法保证了 Redis 的高性能和高并发能力，在大部分场景下能够满足需求。但需要注意的是，当键的过期时间较长且过期键占比较大时，可能会导致内存空间被长时间占用，需要根据实际情况合理设置过期时间和清理策略。
