Redis 过期策略与内存淘汰：缓存穿透/击穿/雪崩一次讲透
作者：鱼宵 ｜ 实战驱动系列 · 第 10 篇
完整课程与可运行源码已开源在 Gitee：gitee.com/j67mk2/redi… （本文对应 lesson-04/）
一、这课解决两个问题
① 数据在 Redis 里放多久就该删（过期策略 + 内存淘汰）； ② 用 Redis 当缓存时三个经典事故——穿透、击穿、雪崩——是什么、怎么解。
这课的面试题几乎场场必考，尤其三兄弟对比表，背下来就能过。
二、键过期：EXPIRE / TTL
不是所有数据都该永久留着。比如手机验证码 10 分钟后就没用了，放着占内存。Redis 允许设"存活时间"，到点自动删：
| 命令 | 作用 |
|---|---|
EXPIRE key 100 | 设 100 秒后过期 |
TTL key | 还剩几秒（-1=永不过期，-2=已不存在/已过期） |
SET key v EX 100 | set 的同时设过期（常用写法） |
实测（10 秒过期验证码）：
SET code:verify 123456 EX 10 -> OK
TTL code:verify -> 10
（过 3 秒后）TTL code:verify -> 7
（过 11 秒后）TTL code:verify -> -2 （已过期被删）
三、过期 key 怎么被删？惰性 + 定期
Redis 总不能挨个盯着"哪个到期了"——那得全表扫描。所以两招组合：
- 惰性删除（懒汉式）：到期不立刻删，等你下次访问它时顺手检查"你过期了"，删掉返回空。👍 省 CPU；👈 但如果一个过期 key 再没人访问，它一直赖在内存里。
- 定期删除（抽查）：每隔一段时间，随机抽一批设了过期的 key 检查删掉，不是全扫，控制成本。
为什么这么设计（讲人话）：纯懒汉式，过期 key 占着茅坑不拉屎；纯定时全扫，太费 CPU。两个一结合：抽查兜底 + 访问时补刀，既省 CPU 又不让过期 key 长期占位。
四、内存淘汰：真的写满了怎么办
过期只解决"设了过期时间的 key"。万一没设过期、内存还是写满了呢？用淘汰策略。
先设上限 maxmemory 64mb，写满后由 maxmemory-policy 决定，8 种里重点记 3 个：
| 策略 | 人话 |
|---|---|
noeviction | 不淘汰，写直接报错（最保守） |
allkeys-lru | 从所有 key 里淘汰最近最少用的（缓存最常用） |
volatile-lru | 只在设了过期时间的 key 里按 LRU 淘汰 |
LRU（Least Recently Used）：谁最久没被访问踢谁。Redis 用的是近似 LRU（随机抽几个候选踢最久的），不是精确全局链表，但效果够用。LFU（Least Frequently Used）：谁被访问次数最少踢谁，适合"热点数据"场景。
亲手看淘汰发生（实测）：起一个 64MB 小内存 Redis（--maxmemory 64mb --maxmemory-policy allkeys-lru），塞 400 个约 200KB 的大 key（约 80MB，必然超限）：
已写 100 个 key，used_memory≈23.2 MB
已写 200 个 key，used_memory≈45.1 MB
已写 300 个 key，used_memory≈63.9 MB <- 接近上限，开始淘汰
已写 400 个 key，dbsize=286 <- 想写400，只存下286
最早写的 k0 还在吗？ exists = false <- 老 key 被 LRU 踢了
最后写的 k399 还在吗？ exists = true <- 最新的留下
INFO stats 里 evicted_keys:115 <- 一共淘汰了 115 个
内存满了以后，Redis 把最近最少使用的老 key 踢出去腾地方给新 key——这就是 allkeys-lru 的真实表现。
五、缓存三兄弟：穿透、击穿、雪崩（必考）
正常流程：读 → 先查 Redis → 命中就返回 → 没命中再查 DB 并回填。三大坑都发生在"Redis 没命中"这个环节。
① 缓存穿透：查不到的数据，反复打到 DB
类比：有人专挑空货架问。Redis 和 DB 里都根本不存在这个数据（恶意攻击用不存在的 id 狂刷），每次请求都穿透 Redis 砸到 DB。
解决：
- 布隆过滤器：在 Redis 前放一个，它说"一定不存在"的请求直接挡掉（第 6 篇企业级场景写过手写版）；
- 空值缓存：DB 查出来是空也往 Redis 塞空值（短过期 60 秒），下次直接命中空值不打 DB。
② 缓存击穿：某个热点 key，过期瞬间被高并发打穿
类比：一个超热门的 key（爆款商品详情）刚好在某一刻过期了。瞬间成千上万请求同时发现"Redis 没了"，齐刷刷打到 DB。 （和穿透的区别：击穿是 key 本来存在、刚过期；穿透是根本不存在。）
解决：
- 互斥锁：只让第一个请求去查 DB + 回填，其他请求等一会儿再读 Redis；
- 逻辑过期：不设物理 TTL，在 value 里存"逻辑过期时间"，发现逻辑过期就异步更新，请求先返回旧值。
③ 缓存雪崩：大量 key 同时过期，或 Redis 整个挂了
类比：缓存像一面"挡风墙"，雪崩就是墙大面积同时塌了——要么大量 key 同一时刻集体过期，要么 Redis 整体宕机，所有请求瞬间全压到 DB。
解决：
- 随机过期：过期时间加随机值（30 分钟 ± 随机 0~5 分钟），别让大家同时到期；
- 多级缓存：本地缓存 + Redis 两层，Redis 挂了还有本地兜底；
- 高可用/集群：主从 + 哨兵或集群，别单点挂（第 4 篇高可用讲过）。
三兄弟对比表（面试直接背这个）
| 缓存穿透 | 缓存击穿 | 缓存雪崩 | |
|---|---|---|---|
| 是什么 | 查不存在的数据，请求全打到 DB | 某个热点 key 过期瞬间高并发打 DB | 大量 key 同时过期 或 Redis 宕机 |
| 类比 | 专挑空货架问 | 一个热门货架刚好空了，众人哄抢 | 整面墙同时塌了 |
| 解决 | 布隆过滤器 / 空值缓存 | 互斥锁 / 逻辑过期 | 随机过期 / 多级缓存 / 集群高可用 |
一句话区分：穿透=压根没有这个数据；击穿=一个热点刚好过期；雪崩=一大片同时挂。
六、挑战题
- ⭐ 命令行
SET t:a 1 EX 5，每秒TTL t:a一次，亲眼看到从 5 递减到-2。 - ⭐⭐ 把容器的淘汰策略改成
allkeys-lfu，重跑 demo，观察evicted_keys和exists k0/k399有什么不同。 - ⭐⭐⭐ 给"商品详情缓存"设计防穿透/击穿/雪崩方案：哪些数据加布隆过滤器、热点 key 怎么防击穿、批量 key 过期时间怎么加随机值。
七、面试回答模板
面试官：过期 key 怎么删？
惰性删除（访问时才查）+ 定期删除（定时抽样），组合使用平衡 CPU 和内存。
追问：内存满了呢？
按淘汰策略，缓存场景常用 allkeys-lru，从所有 key 里踢最近最少用的；Redis 的 LRU 是近似实现（随机采样），不是精确链表。
追问：穿透/击穿/雪崩？
穿透=查不存在的数据，布隆过滤器/空值缓存解决；击穿=热点 key 过期瞬间，互斥锁/逻辑过期；雪崩=大量 key 同时过期或宕机，随机过期/多级缓存/集群。
关于这个系列
本文是「Java 后端实战精通营」系列第 10 篇，原则：实战驱动、由浅到深、面试向。
👉 Redis 实战精通营（10 课）：gitee.com/j67mk2/redi…
- 本文对应源码位置：
lesson-04/（过期 + 64MB 内存 LRU 淘汰完整 demo）
下一篇预告：《Redis 面试冲刺：30 问浓缩成一张网》——整个系列的收官篇，把高频面试题一次汇总，配简历亮点包装话术，学完直接去面试。
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