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Redis里怎么给数据加有效期，存储过期信息的那些事儿

帖慧艳
问答
2026-01-14 22:55:38
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在Redis中，给数据设置有效期是一个非常常用且核心的功能，它让我们可以轻松管理数据的生命周期，比如实现缓存、验证码过期、限时活动等场景，这事儿说起来简单，但背后Redis是怎么处理和存储这些过期信息的,却有不少门道。

如何给数据设置有效期？

根据Redis官方文档和普遍的使用方法，主要有以下几种方式给数据加“保质期”：

在设置键值对的同时指定过期时间
- SET key value EX seconds：这是最常用的命令。SET login:token "user123" EX 300，意思是将键 login:token 的值设置为 “user123”，并且它在300秒（5分钟）后会自动过期，这里的 EX 单位是秒。
- SET key value PX milliseconds：这个命令和上面的类似，但过期时间是以毫秒为单位指定的，精度更高。SET captcha:1234 "ABCD" PX 60000 表示验证码在60秒后过期。
- SET key value EXAT timestamp：这个命令允许你指定一个精确的Unix时间戳（秒级），表示键将在哪个具体的时间点过期。SET event:start "begin" EXAT 1672502400 表示该键在2023年1月1日00:00:00 UTC过期。
- SET key value PXAT timestamp：和 EXAT 类似,但指定的是毫秒级的时间戳。
对已存在的键单独设置过期时间 有时候我们可能先创建了一个键，后来才需要给它加上过期时间,这时可以用以下命令：
- EXPIRE key seconds：为已存在的键 key 设置在 seconds 秒后过期。
- PEXPIRE key milliseconds：以毫秒为单位设置过期时间。
- EXPIREAT key timestamp：为键设置一个过期的绝对时间点（秒级时间戳）。
- PEXPIREAT key timestamp：为键设置一个过期的绝对时间点（毫秒级时间戳）。
查看和移除过期时间
- TTL key：查看键剩余的存活时间，单位是秒，如果返回 -2，表示键不存在；返回 -1,表示键存在但没有设置过期时间。
- PTTL key：和 TTL 类似,但返回的是毫秒。
- PERSIST key：如果一个键设置了过期时间，使用这个命令可以移除它的过期时间,使其成为一个永久的键。

Redis是怎么存储和管理这些过期信息的？（存储过期信息的那些事儿）

这部分是重点，也是大家常说的“背后的故事”，Redis并不是为每个键值对额外存储一个“过期时间”字段那么简单，它采用了两种主要的策略来高效地管理海量键的过期,这两种策略是结合使用的。

Redis里怎么给数据加有效期，存储过期信息的那些事儿

过期字典（Expires Dictionary） 根据对Redis源码的分析（如知乎用户“程序员小灰”等人的解读），Redis内部维护了一个叫做“过期字典”的特殊数据结构，你可以把它想象成一个哈希表，这个字典的“键”指向Redis数据库中那些设置了过期时间的键，而字典的“值”则保存了该键的过期时间点（一个毫秒精度的Unix时间戳）。当我们使用 EXPIRE、PEXPIREAT 等命令时，Redis实际上就是在向这个过期字典里插入或更新一条记录，当需要检查一个键是否过期时，Redis会先到这个字典里查一下，如果找不到记录，说明这个键是永久的；如果找到了，就把当前时间戳和字典里存储的过期时间戳进行比较,判断是否过期。
过期键的删除策略 光知道哪个键什么时候过期还不够，关键是要在它过期后把它清理掉，释放内存,Redis采用了两种删除策略的结合：
- 惰性删除（Lazy Expiration）：这种策略很简单，用到的时候才检查”，当客户端尝试访问一个键时，Redis会先去检查它的过期时间（查询上述的过期字典），如果发现键已经过期，就立刻删除它，然后返回空值，就像这个键不存在一样，这种策略的优点是节省CPU，因为只在实际访问时才会付出检查的代价，缺点是如果过期键永远不被访问，那么即使它已经过期，也会一直占用着内存,造成内存泄漏。
- 定期删除（Periodic Expiration）：为了解决惰性删除可能造成的内存泄漏问题，Redis会定期地主动检查和删除一批过期键，这个过程不是扫描整个数据库，而是抽样进行，Redis会每隔一段时间（默认配置是每秒10次，即100ms一次）随机从设置了过期时间的键中抽取一小部分（比如20个键），检查它们是否过期，如果过期的比例很高，说明当前数据库中有很多键已经过期，Redis会再次抽取更多的样本进行检查和删除，直到过期的比例降下来，这种策略是惰性删除的一个补充,在CPU和内存之间取得了一个平衡。

一些需要注意的细节和“坑”

了解了基本原理后，在实际使用中还有一些细节需要注意,这些也是社区讨论中经常提到的问题：

过期事件的触发：Redis的键过期是“被动”的，意思是，一个键到期后，Redis不会主动发送通知告诉客户端“这个键过期了”，只有当客户端尝试去获取这个键时，才会触发惰性删除并发现它已过期，虽然Redis有发布订阅功能可以模拟键空间通知，但那需要额外配置和订阅,并且可靠性需要自己保证。
主从复制下的过期：在Redis主从架构中，过期键的删除操作是由主节点（Master）控制的，主节点在删除一个过期键后，会向所有从节点（Slave）发送一个 DEL 命令，从节点自身不会主动删除过期键，它们只会被动接收主节点的指令，这是为了保持数据的一致性,由主节点统一决策。
持久化时的处理：当Redis进行数据持久化（RDB快照或AOF日志）时，也会处理过期键，生成RDB文件时，过期的键不会被保存到快照中，在载入RDB文件时，如果是主服务器模式，会检查键是否过期；如果是从服务器模式，则会全部载入，等待主节点同步DEL命令，AOF日志在重写（Rewrite）时，也会像生成RDB一样,忽略那些已经过期的键。

Redis通过过期字典精确记录每个键的“死期”，再结合惰性删除和定期删除这两种互补的策略，巧妙地平衡了性能和内存使用效率，使得处理海量数据的过期变得高效而实用，理解这些机制，能帮助我们在使用Redis设置过期时间时更加得心应手,避免踩坑。