Redis中元素的遍历，你是用keys还是scan
mhr18 2024-11-30 12:29 19 浏览 0 评论
对于Redis服务器的维护，有时我们需要从成千上万的key中，找出我们指定的key，也就是模糊匹配出来的key，redis提供了一个简单粗暴的命令：keys，它可以用来列出所有满足特定正则字符串规则的 key。
但是对于这个简单粗暴的命令，要是不想被同事吊，生产环境就忘记有这个命令的存在，或者是这个命令在生产环境已经被老大给和谐了，原因想必大家也知道，这个指令没有offset、limit 参数，一次性吐出所有满足条件的key，万一实例中有上百万个key满足条件，你就傻眼了，并且其他同事开发的模块也在调用同一个Redis服务器的时候，他们想杀你的心都有了，keys算法是遍历算法，复杂度是 O(n)，如果实例中有千万级以上的 key，这个指令就会导致 Redis 服务卡顿，所有读写Redis的其它的指令都会被延后甚至会超时报错，因为 Redis是单线程程序，顺序执行所有指令，其它指令必须等到当前的 keys 指令执行完了才可以继续。这里插个闲话，Redis也逃脱不了真香定理，要向多线程方向发展，Redis 6.0引入的最重大的改变就是多线程IO，对性能提升至少是一倍以上，等大家升级到6.0版本以上之后，也许keys命令的弊病就没有了，不过还没验证。
先不说多线程版本的Redis，先来说一下单线程版本的Redis是怎么解决这个遍历key的问题，redis提供了另外一个命令，就是scan:
scan命令的特点如下：
1、复杂度和keys命令一样，也是 O(n)，但是它是通过游标分步进行的，不会阻塞线程
2、提供limit参数，可以控制每次返回结果的最大条数，这里是最大条数，而不是等于limit的条数，因为是匹配查询，是在limit的范围内匹配查询
3、返回的结果可能会有重复
4、遍历的过程中如果有数据修改，改动后的数据能不能遍历到是不确定的;
5、单次返回的结果是空的并不意味着遍历结束，而要看返回的游标值是否为零;
scan的命令格式为：
SCAN cursor [MATCH pattern] [COUNT count]
其中cursor是游标位置，是整数值；pattern是遍历key的正则表达式；count是遍历元素的最大条数。
先写一个程序向redis服务器写入一万个key：
然后用scan遍历符合bingmayong88的元素：
大家都知道Java中HashMap的底层实现结构，是数组+链表的形式，在JDK1.7之后还加入了红黑树，在Redis当中，所有的key都存储在一个很大的字典中，这个字典结构就是一维数组+二维链表的结构，scan指令返回的游标就是第一维数组的位置索引，这个位置索引称为槽 (slot)。 如果不考虑字典的扩容缩容，直接按数组下标挨个遍历就行了。limit 参数就表示需要遍历的槽位数，之所以返回的结果可能多可能少，是因为不是所有的槽位上都会挂接链表，有些槽 位可能是空的，还有些槽位上挂接的链表上的元素可能会有多个。每一次遍历都会将 limit 数量的槽位上挂接的所有链表元素进行模式匹配过滤后，一次性返回给客户端。
从图中可以看出，scan 的遍历顺序非常特别。它不是从第一维数组的第 0 位一直遍历到末尾，而是采用 了高位进位加法来遍历。之所以使用这样特殊的方式进行遍历，是考虑到字典的扩容和缩容 时避免槽位的遍历重复和遗漏。关于高位进位加法，大家有兴趣的可以查阅资料了解一下。
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