Redis过期多线程架构优化（redis过期多线程）

Redis过期：多线程架构优化

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随着企业应用场景越来越多，Redis已成为许多公司的首选缓存系统。但是在高并发环境下，Redis过期机制的性能问题也被越来越多的人所关注。本文介绍一种多线程架构的优化方案，以提高Redis过期机制的性能表现。

Redis的过期机制

Redis数据结构中，每个键值对都可以设置一个过期时间，当时间到期后，该键值对将被自动删除，这就是Redis过期机制。此外，用户也可以手动删除某个键值对。

默认情况下，Redis使用一种“惰性删除”方式来实现过期机制，即延迟到读取键值对时去检查过期并进行删除。因此，在高并发环境下，大量的读写操作会影响Redis的性能，并导致相应的调整和优化。其中，较为明显的是，每次过期检查是由主线程单线程执行的，无法充分利用CPU多核心资源。

优化方案

为了解决这个问题，我们可以采用多线程架构来优化Redis的过期机制。原理就是将主线程与过期时间监控和删除任务拆分开来，由多个子线程来执行监控和删除任务。

多线程架构示意图：

![图1][1]

代码实现

通过Java线程池，可轻松实现此多线程架构的编码。

我们创建一个ScheduledThreadPoolExecutor线程池，设置核心线程数、最大线程数、线程活动保持时间、阻塞队列并定义任务。

“`java

int corePoolSize = Runtime.getRuntime().avlableProcessors();//核心线程数

ScheduledThreadPoolExecutor executor = new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize * 2 + 1,

new ThreadFactoryBuilder().setNameFormat(“redis-expired-pool-%d”).build(),

new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());

executor.setMaximumPoolSize(corePoolSize * 4);//最大线程数

executor.setKeepAliveTime(60L, TimeUnit.SECONDS);//线程活动保持时间

executor.setRejectedExecutionHandler(new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());

BlockingQueue blockingQueue = new ArrayBlockingQueue(corePoolSize * 8);//阻塞队列


接下来，我们创建一个Redis过期监控任务RedisExpiredListener，通过 Jedis.blpop指令从阻塞队列中获取数据，并将其放入线程池中。值得注意的是，为了保证任务的连续执行，此处设置了一个死循环。

```java
public class RedisExpiredListener extends Thread{
    private ThreadPoolExecutor threadPool;
        private int BatchSize = 500;
        private String queue = KeysUtils.getRedisExpiredMonitorTopic();
        private Jedis jedis = RedisUtils.getJedis();
        
        public RedisExpiredListener(){
            threadPool = ThreadPoolUtils.getScheduledThreadPoolExecutor();
        }
        
        @Override
        public void run() {
            try {
                while (true) {
                    List list = jedis.blpop(0, queue.getBytes());
                    if (list == null || list.isEmpty()) {
                        continue;
                    }
                    threadPool.execute(new RedisExpireKeyTask(jedis, BatchSize));
                }
            } finally {
                RedisUtils.returnResource(jedis);
            }
        }
}

接着，我们创建一个Redis过期删除任务RedisExpireKeyTask，来删除在过期时间范围内的键值对。

“`java

public class RedisExpireKeyTask implements Runnable {

private static Logger logger = LoggerFactory.getLogger(RedisExpireKeyTask.class);

private Jedis jedis;

private int batchSize = 500;

public RedisExpireKeyTask(Jedis jedis, int batchSize) {

this.jedis = jedis;

this.batchSize = batchSize;

}

@Override

public void run() {

try {

long start = 0, end = 0;

do {

start = end + 1;

end = start + batchSize – 1;

ScanResult scanResult = jedis.scan(String.valueOf(start), new ScanParams().match(“*”).count(batchSize));

List keys = scanResult.getResult();

for (String key : keys) {

try {

if (jedis.ttl(key)

//删除键值对

jedis.del(key);

}

} catch (Exception e) {

logger.error(e.getMessage(), e);

}

end = Long.parseLong(scanResult.getStringCursor());

} while (end > start);

} catch (Exception e) {

logger.error(e.getMessage(), e);

}


在启动 RedisExpiredListener 监听之后，当 Redis 中某个键值对的过期时间达到后，会向 RedisExpiredListener 监控主题推送一条过期消息，RedisExpiredListener 监听到该消息之后，将该任务提交到线程池中，由线程池中的执行器来执行任务。

总结

通过采用多线程架构，我们可以很好地解决Redis过期机制的性能问题，将过期时间监控和删除任务拆分开来，充分利用CPU多核心资源，从而提升Redis的性能表现。在实际应用中，我们可以根据具体的应用场景和硬件配置，适当调整线程池的各种参数，以达到最优的效果。 

  [1]: https://cdn.luogu.com.cn/upload/image_hosting/s0or7jse.png

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