Redis是一个开源的，基于内存的数据结构存储系统，可以用作数据库、缓存和消息中间件，Redis支持多种数据类型，如字符串、列表、集合、散列和有序集合等，在Redis中，键值对是最基本的数据结构，而过期键删除策略是Redis中一个重要的特性，它可以帮助用户自动清理过期的键值对，从而节省内存空间，本文将对Redis的过期键删除策略原理进行详细的说明。
1、过期键的定义
在Redis中，每个键都可以设置一个过期时间，当键达到过期时间后，Redis会自动删除该键及其对应的值，这种带有过期时间的键被称为过期键，通过为键设置过期时间，用户可以控制数据的生命周期，从而实现自动清理无用数据的目的。
2、过期键的删除策略
Redis采用了两种过期键删除策略：定时删除和惰性删除，这两种策略可以单独使用，也可以结合使用，下面分别对这两种策略进行详细说明。
2、1 定时删除
定时删除是指Redis每隔一段时间，就对数据库中的过期键进行检查，并删除已经过期的键，具体的操作过程如下：
1) Redis内部维护了一个字典，用于存储所有设置了过期时间的键以及它们的过期时间。
2) Redis定期（默认是每隔100ms）从字典中随机抽取一些键，检查它们是否已经过期，如果某个键已经过期，Redis就会删除这个键及其对应的值。
3) 为了保证定时删除策略的执行效率，Redis使用了以下优化手段：
抽样检查：由于Redis中的键数量可能非常大，所以定时删除策略不会遍历所有的键，而是采用随机抽样的方式进行检查，这样可以减少检查次数，提高执行效率。
懒惰删除：在检查过程中，如果发现某个键已经过期，Redis会立即删除这个键及其对应的值，而不是等到下一次定时删除时再进行删除，这样可以避免内存浪费，提高内存利用率。
2、2 惰性删除
惰性删除是指在访问一个键时，如果发现这个键已经过期，就立即删除这个键及其对应的值，具体的操作过程如下：
1) 当客户端请求访问一个键时，Redis首先会检查这个键是否已经过期，如果已经过期，Redis会直接删除这个键及其对应的值，然后返回空值给客户端。
2) 如果一个键没有被访问过，那么它就不会触发惰性删除策略，只有当客户端请求访问这个键时，Redis才会检查它是否已经过期。
3) 惰性删除策略的优点是可以保证每次访问的键都是最新的，缺点是可能会导致大量的内存浪费，因为有些键可能很长时间都不会被访问，但是它们仍然占用着内存空间，为了解决这个问题，Redis采用了以下优化手段：
随机抽取：为了避免大量不常用的键长时间占用内存空间，Redis会定期（默认是每隔1分钟）随机抽取一些键进行检查，如果发现这些键已经过期，就立即删除它们，这样可以确保大部分不常用的键都能及时被清理掉。
内存淘汰机制：当Redis内存不足时，它会使用一种称为LRU（Least Recently Used）的内存淘汰机制来释放内存空间，在这种机制下，最近最少使用的键会被优先淘汰，这样可以避免大量不常用的键长时间占用内存空间。
3、过期键删除策略的选择与配置
Redis提供了两种过期键删除策略供用户选择：一种是只使用定时删除策略；另一种是同时使用定时删除和惰性删除策略，用户可以通过配置文件或者命令行参数来设置过期键删除策略，具体设置方法如下：
1) 通过配置文件设置：在redis.conf文件中，有一个名为maxmemory-policy的配置项，用于设置过期键删除策略，可以设置为以下两个值之一：
noeviction：只使用定时删除策略，当内存不足以容纳新写入的数据时，新写入操作会报错。
volatile-lru：同时使用定时删除和惰性删除策略，当内存不足以容纳新写入的数据时，在淘汰掉最近最少使用的键之后，才能继续执行新写入操作，否则会报错。
2) 通过命令行参数设置：在启动Redis时，可以使用以下命令行参数来设置过期键删除策略：
maxmemory-policy noeviction | allkeys-lru | volatile-lru | anykey-lru | volatile-random | allkeys-random | volatile-ttl | noeviction | volatile-lfu | allkeys-lfu | custom：具体含义与配置文件中的设置相同。
4、相关问题与解答
问题1：为什么Redis要同时使用定时删除和惰性删除策略？这两种策略有什么区别？
答：Redis同时使用定时删除和惰性删除策略是为了实现更高效的过期键管理，定时删除策略可以确保大部分过期键都能被及时清理掉，避免内存浪费；而惰性删除策略可以保证每次访问的键都是最新的，提高数据访问性能，这两种策略各有优缺点，结合使用可以实现更好的效果。
