- [Redis设置过期时间的原理](#redis%E8%AE%BE%E7%BD%AE%E8%BF%87%E6%9C%9F%E6%97%B6%E9%97%B4%E7%9A%84%E5%8E%9F%E7%90%86)

- [定时扫描策略](#%E5%AE%9A%E6%97%B6%E6%89%AB%E6%8F%8F%E7%AD%96%E7%95%A5)

延时队列可以通过 Redis 的 zset(有序列表) 来实现。我们将消息序列化成一个字符串作为 zset 的value，这个消息的到期处理时间作为score，然后用多个线程轮询 zset 获取到期的任务进行处理，多个线程是为了保障可用性，万一挂了一个线程还有其它线程可以继续处理。因为有多个线程，所以需要考虑并发争抢任务，确保任务不能被多次执行。

Redis 提供了位图统计指令 bitcount 和位图查找指令 bitpos，bitcount 用来统计指定位置范围内 1 的个数，bitpos 用来查找指定范围内出现的第一个 0 或 1。

比如我们可以通过 bitcount 统计用户一共签到了多少天，通过 bitpos 指令查找用户从哪一天开始第一次签到。如果指定了范围参数[start, end]，就可以统计在某个时间范围内用户签到了多少天，用户自某天以后的哪天开始签到。

布隆过滤器是一个神奇的数据结构，可以用来判断一个元素是否在一个集合中。很常用的一个功能是用来去重。

redis 在 4.0 的版本中加入了 module 功能，布隆过滤器可以通过 module 的形式添加到 redis 中，所以使用 redis 4.0 以上的版本可以通过加载 module 来使用 redis 中的布隆过滤器。但是这不是最简单的方式，使用 docker 可以直接在 redis 中体验布隆过滤器。

每个布隆过滤器对应到 Redis 的数据结构里面就是一个大型的位数组和几个不一样的无偏 hash 函数。所谓无偏就是能够把元素的 hash 值算得比较均匀。

向布隆过滤器中添加 key 时，会使用多个 hash 函数对 key 进行 hash 算得一个整数索引值然后对位数组长度进行取模运算得到一个位置，每个 hash 函数都会算得一个不同的位置。再把位数组的这几个位置都置为 1 就完成了 add 操作。

向布隆过滤器询问 key 是否存在时，跟 add 一样，也会把 hash 的几个位置都算出来，看看位数组中这几个位置是否都位 1，只要有一个位为 0，那么说明布隆过滤器中这个 key 不存在。如果都是 1，这并不能说明这个 key 就一定存在，只是极有可能存在，因为这些位被置为 1 可能是因为其它的 key 存在所致。

redis 布隆过滤器主要就两个命令：

- bf.add 添加元素到布隆过滤器中：bf.add urls https://baidu.com

- bf.exists 判断某个元素是否在过滤器中：bf.exists urls https://baidu.com

布隆过滤器存在误判的情况，在 redis 中有两个值决定布隆过滤器的准确率：

- error_rate：允许布隆过滤器的错误率，这个值越低,需要的存储空间就越大，对于不需要过于精确的场合，error_rate设置稍大一点也无伤大雅。

- initial_size：布隆过滤器可以储存的元素个数，估计的过大，会浪费存储空间，估计的过小，就会影响准确率。

redis 中有一个命令可以来设置这两个值：

>bf.reserve urls 0.01 100

代码三个参数的含义：

- 第一个值是布隆过滤器的名字。

- 第二个值为 error_rate 的值。

- 第三个值为 initial_size 的值。

6. no-enviction（驱逐）：禁止驱逐数据

Redis 提供的诸多命令中，EXPIRE、EXPIREAT、PEXPIRE、PEXPIREAT 以及 SETEX 和 PSETEX 均可以用来设置一条 Key-Value 对的过期时间。

Redis 会将每个设置了过期时间的 key 放入到一个独立的字典中，过期键的处理就是把过期键删除，这里的操作主要是针对过期字段处理的。

Redis中有三种处理策略：定时删除、惰性删除和定期删除

1. 定时删除：在设置键的过期时间的时候创建一个定时器，当过期时间到的时候立马执行删除操作。不过这种处理方式是即时的，不管这个时间内有多少过期键，不管服务器现在的运行状况，都会立马执行，所以对CPU不是很友好。但是这在最大程度上释放了内存，所以这种方式算是一种内存优先优化策略。

2. 惰性删除：惰性删除策略不会在键过期的时候立马删除，而是当外部指令获取这个键的时候才会主动删除。处理过程为：接收get执行、判断是否过期、执行删除操作、返回nil（空）。

3. 定期删除：定期删除是设置一个时间间隔，每个时间段都会检测是否有过期键，如果有执行删除操作。

Redis 默认会每秒进行十次过期扫描，过期扫描不会遍历过期字典中所有的 key，而是采用了一种简单的贪心策略。

1. 从过期字典中随机 20 个 key；

2. 删除这 20 个 key 中已经过期的 key；

3. 如果过期的 key 比率超过 1/4，那就重复步骤 1；

同时，为了保证过期扫描不会出现循环过度，导致线程卡死现象，算法还增加了扫描时间的上限，默认不会超过 25ms。