面试题：Redis中EXPIRE命令如何实现键的过期管理及常见应用场景

Redis的EXPIRE命令实现键的过期管理原理

设置过期时间：EXPIRE key seconds 命令用于为指定的键设置过期时间，单位为秒。当执行该命令时，Redis会在内部数据结构中记录该键的过期时间戳（当前时间 + seconds）。
过期检查机制：Redis使用惰性删除和定期删除两种策略来处理过期键。
- 惰性删除：当客户端尝试访问一个键时，Redis会首先检查该键是否过期。如果过期，则删除该键并返回相应的结果（例如 nil）。这种方式不会主动去扫描所有键来删除过期键，只有在访问时才检查，减少了额外的性能开销。
- 定期删除：Redis会定期（默认每秒10次）随机抽取一定数量的键进行检查，删除其中过期的键。这个定期操作是为了防止惰性删除导致大量过期键长时间占用内存。每次抽取的键数量和执行频率可以通过配置参数调整。

实际项目中使用EXPIRE命令实现过期管理的常见场景

缓存数据过期：
- 场景描述：在Web应用中，经常会缓存数据库查询结果。例如，一个新闻网站会缓存热门新闻的详情页面数据。由于新闻内容可能会更新，缓存的数据不能永久保存。
- 代码示例（Python + Redis）：

import redis

r = redis.Redis(host='localhost', port=6379, db=0)
news_id = 123
news_detail = get_news_detail_from_db(news_id)  # 假设从数据库获取新闻详情
r.set(f'news:{news_id}', news_detail)
r.expire(f'news:{news_id}', 3600)  # 设置缓存1小时过期

限时令牌桶：
- 场景描述：在API限流场景中，使用令牌桶算法来控制请求频率。每个请求需要消耗一个令牌，而令牌以固定的速率生成。可以利用Redis的过期键机制来模拟令牌桶。
- 代码示例（Java + Redis）：

import redis.clients.jedis.Jedis;

public class RateLimiter {
    private Jedis jedis;
    private String key;
    private int capacity;
    private int refillRate;

    public RateLimiter(Jedis jedis, String key, int capacity, int refillRate) {
        this.jedis = jedis;
        this.key = key;
        this.capacity = capacity;
        this.refillRate = refillRate;
    }

    public boolean tryAcquire() {
        long now = System.currentTimeMillis();
        jedis.watch(key);
        Long tokens = jedis.get(key) == null? 0 : Long.parseLong(jedis.get(key));
        long lastRefill = jedis.get(key + ":lastRefill") == null? 0 : Long.parseLong(jedis.get(key + ":lastRefill"));
        long newTokens = Math.min(capacity, tokens + (now - lastRefill) / 1000 * refillRate);
        jedis.multi();
        jedis.setex(key, 3600, String.valueOf(newTokens));  // 设置过期时间，保证令牌桶的持续运行
        jedis.setex(key + ":lastRefill", 3600, String.valueOf(now));
        jedis.exec();
        if (newTokens > 0) {
            jedis.decr(key);
            return true;
        }
        return false;
    }
}

在上述代码中，setex 命令设置了键的过期时间，确保令牌桶的持续运行和重置，实现了限时令牌桶的功能。

面试题：Redis中EXPIRE命令如何实现键的过期管理及常见应用场景

知识考点

面试题答案

Redis的EXPIRE命令实现键的过期管理原理

实际项目中使用EXPIRE命令实现过期管理的常见场景