在学习Redis的过程中，了解其内存回收功能至关重要。我们知道Redis的内存是有上限的，当内存占满时若不加以处理，就无法继续写入新的数据。Redis主要通过两种机制来解决内存不足的问题，本篇我们先来深入探讨一下Redis对于过期Key的处理方式。

一、设置Key的过期时间

在之前学习Redis基本命令时，我们了解到Redis中有一个EXPIRE命令，它可以给Key设置一个TTL（Time To Live），也就是Key的存活时间。例如，我们设置一个名为name的Key，其值为杰克，并设置过期时间为5秒钟。在刚存入这个Key后，我们可以立刻访问并获取到它的值，但5秒钟过后再去取时，就会发现拿不到值了，这表明该Key已经过期，其在内存中已被回收，从而释放出了更多的内存空间。

二、Redis如何判断Key是否过期

Redis是键值型数据库，其所有数据都保存在一个名为RedisDB的结构体中，该结构体里包含两个重要的哈希表：

（一）dict哈希表

它主要用于保存Redis中写入的所有键值对数据，里面的每个entry就是原始的键值对。

（二）expires哈希表

这个哈希表比较特殊，它用于保存那些添加了过期时间的Key及其到期时间。这里的到期时间是通过写入Key的时间加上设置的TTL值来确定的。

当我们向Redis里设置一个键值对时，如果同时给这个Key设置了过期时间，那么Redis不仅会将该键值对保存到dict哈希表中，还会将Key及其到期时间保存到expires哈希表中（注意，在expires哈希表中只保存Key和到期时间，不保存Key对应的值，这样可以减少内存占用）。

这样一来，当我们想要知道一个Key是否过期时，只需到expires哈希表中拿着Key去查询，就能查到它的到期时间，然后将其与当前时间进行比较，便可立即得知该Key是否过期。这就是Redis判断一个Key是否过期的基本原理。

三、过期Key的删除策略

当Redis知道一个Key过期后，并不会立即将其删除，而是采用了延时删除的策略，主要包括以下两种方式：

（一）惰性删除

所谓惰性删除，是指当有一个命令要操作一个Key时（比如查询该Key），此时才会去判断这个Key的过期时间是否已经到了。如果到期了，就会把它删除。但这也存在一个问题，就是如果一个Key已经到期，但一直没有人来查询它，那么它就不会被删除，可能会造成内存浪费。

（二）定期删除

为了解决惰性删除可能导致的内存浪费问题，Redis还采用了定期删除的方式。在Redis内部，会有定期执行的任务，它会周期性地去抽样一部分带有TTL的Key，具体做法是从expires哈希表中随机挑选一些Key出来，然后查看这些Key是否过期，如果过期了就将其删除。这样，即便某些Key后续没有被访问，也有可能通过定期删除发现其过期并进行删除。

定期删除的定时任务有两种模式：

1. slow模式

这种模式的执行频率相对较慢，默认是每秒10次，该值可以在redis config文件中通过server.hz进行配置（hz表示频率）。需要注意的是，虽然默认每秒10次看起来每次有100毫秒，但实际上它内部会做判断，如果执行时长超过25毫秒，就不再执行了。也就是说，在每次任务执行过程中，它可能会进行多次抽样删除操作，一旦执行时间达到25毫秒，就会停止本次抽样。

2. fast模式

这种模式的执行频率比slow模式要高很多，但其具体频率是不确定的，它是跟随Redis内部的IO事件循环去执行的。Redis采用IO多路复用的机制，内部有一个不断循环执行的任务（可理解为死循环），该任务会不断判断是否有新的网络IO请求（如写请求、读请求等）进来并进行处理。在处理正常IO事件之外，它还会进行周期的删除操作，即抽样一些Key进行删除。

不过，fast模式也有一些限制条件。虽然IO事件循环本身频率非常高，但要求每两次任务之间的间隔不能低于两毫秒，如果低于两毫秒，就会跳过本次IO循环，等到下一次再去判断。同时，每一次执行定期删除任务的时长不能超过一毫米，即在一次IO循环内进行抽样删除操作时，速度会很快，可能远低于一毫秒且可能多次删除，但一旦判断超过一毫秒，就会停止操作。

通过结合惰性删除和定期删除这两种模式，Redis能够更充分地抽样那些过期Key并将其清理掉，从而释放更多的内存。

四、总结回顾

本节课我们详细学习了Redis过期Key的处理机制，主要内容如下：

（一）TTL的记录方式

Redis中有一个RedisDB的结构体，内部包含两张哈希表。一张记录原始的键值对数据，另一张记录设置了到期时间的Key及其到期时间（到期时间为存入时的时间加上TTL）。

（二）过期Key的删除策略

过期Key的删除有惰性删除和定期删除两种方式。惰性删除是在每次对Key进行操作时判断其是否过期并删除；定期删除则是通过定期执行的任务，周期性地抽样Key判断是否过期并进行删除。定期清理的模式又分为slow和fast两种：slow模式执行频率相对较低，默认每秒10次，每次执行时长不超过25毫秒；fast模式频率更高且跟随IO循环执行，虽频率高但有间隔和时长限制（两次间隔不低于两毫秒，每次执行时长不超过一毫秒）。