核心要点

Memcached 的过期时间是一个非常重要的特性，它主要用于：

1. 自动失效：当数据到达指定时间后，Memcached 会自动将其从内存中删除，无需客户端手动干预。
2. 减少数据库压力：对于频繁访问但数据不常变更的信息（如配置、用户会话、热点数据），可以设置一个合理的过期时间，保证数据的“新鲜度”，同时避免频繁查询数据库。
3. 内存管理：通过自动清理过期数据，Memcached 可以高效地利用有限的内存空间。

如何在 Java 客户端中设置过期时间

在 Java 中，我们通常使用一个客户端库来与 Memcached 交互，最流行的是 Xmemcached 和 SpyMemcached，下面以 Xmemcached 为例进行说明，因为它性能更好，API也更现代化。

Xmemcached 设置过期时间

Xmemcached 的 set、add、replace 等方法都支持一个 expiry 参数来设置过期时间。

过期时间参数的单位是秒。

基本用法示例：

import net.rubyeye.xmemcached.MemcachedClient;
import net.rubyeye.xmemcached.XMemcachedClient;
import net.rubyeye.xmemcached.exception.MemcachedException;
import java.util.concurrent.TimeoutException;
public class MemcachedExpiryExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 1. 创建 Memcached 客户端
        // 参数为 Memcached 服务器地址和端口
        try (MemcachedClient client = new XMemcachedClient("localhost", 11211)) {
            // --- 设置不同类型的过期时间 ---
            // a. 设置一个永不失效的项 (过期时间为 0)
            // 注意：永不失效并不意味着永远存在，它可能会因为内存不足而被 LRU 算法淘汰。
            // "never expire" 的特殊值是 0。
            client.set("user:session:123", 0, "some_session_data");
            System.out.println("设置了一个永不失效的键: user:session:123");
            // b. 设置一个 10 秒后过期的项
            client.set("config:app_settings", 10, "{\"theme\":\"dark\",\"lang\":\"zh-CN\"}");
            System.out.println("设置了一个10秒后过期的键: config:app_settings");
            // c. 设置一个 1 小时 (3600秒) 后过期的项
            client.set("cache:product_list", 3600, "product_data_string_or_object");
            System.out.println("设置了一个1小时后过期的键: cache:product_list");
            // --- 验证过期 ---
            System.out.println("\n立即获取 config:app_settings: " + client.get("config:app_settings"));
            // 等待11秒，让数据过期
            Thread.sleep(11000);
            System.out.println("11秒后再次获取 config:app_settings: " + client.get("config:app_settings"));
            // 输出应该是 null，因为数据已经过期并被删除
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

SpyMemcached 设置过期时间

SpyMemcached 的用法类似，也是在 set 方法中传入一个 int 类型的过期时间（单位秒）。

import net.spy.memcached.MemcachedClient;
import net.spy.memcached.internal.OperationFuture;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class SpyMemcachedExpiryExample {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            MemcachedClient client = new MemcachedClient(
                    new InetSocketAddress("localhost", 11211));
            // 设置一个 30 秒后过期的项
            OperationFuture<Boolean> setFuture = client.set("key:with:expiry", 30, "Hello, Memcached!");
            System.out.println("Set operation status: " + setFuture.get());
            // 获取值
            System.out.println("Get key:with:expiry: " + client.get("key:with:expiry"));
            // 等待31秒
            TimeUnit.SECONDS.sleep(31);
            // 再次获取，应为 null
            System.out.println("Get key:with:expiry after 31s: " + client.get("key:with:expiry"));
            client.shutdown();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

过期时间的特殊值

Memcached 的过期时间参数支持一些特殊值，这在实际开发中非常有用。

使用 Unix 时间戳的示例：

如果你想设置一个在某个特定日期和时间过期的项,可以计算其 Unix 时间戳。

import java.time.Instant;
import java.time.temporal.ChronoUnit;
// 假设今天是 2025-10-27 10:00:00 UTC
// 我们想设置它在今天的 23:59:59 UTC 过期
Instant now = Instant.now();
Instant expiryTime = now.plus(13, ChronoUnit.HOURS).plus(59, ChronoUnit.MINUTES).plus(59, ChronoUnit.SECONDS);
// 获取 Unix 时间戳（秒）
long expiryTimestamp = expiryTime.getEpochSecond();
// 使用 Xmemcached 设置
client.set("daily_report_summary", (int) expiryTimestamp, "report data for 2025-10-27");

过期时间的底层机制

了解 Memcached 如何处理过期时间，有助于更好地使用它。

惰性删除

Memcached 主要采用 惰性删除 机制。

• 工作原理：当客户端请求数据时，Memcached 在返回数据之前，会检查这个数据是否已经过期，如果已过期，它不会返回数据，而是直接将其从内存中删除，然后向客户端返回“未找到”（类似 null）。
• 优点：对性能影响小，因为它只在数据被访问时才进行检查，不需要后台线程去扫描所有数据。
• 缺点：已过期的数据会一直占用内存，直到有客户端再次访问它，如果某些数据过期后不再被访问，它们就会“赖”在内存里，造成浪费。

定期删除

为了弥补惰性删除的不足,Memcached 还有一个 定期删除 机制。

• 工作原理：Memcached 内部有一个后台线程，它会每隔一段时间（通常是1秒）随机检查一部分（每个 slab 中随机检查一个 item）数据的过期时间。
• 优点：可以更及时地清理掉大量过期但未被访问的数据，减轻惰性删除的压力，防止内存被长期无效数据占用。
• 缺点：这个检查是随机的，所以不能保证所有过期数据都能被立即发现和删除。

Java 开发中的最佳实践

1. 设置合理的过期时间：

   • 不要过长：避免将热点数据设置成永不过期，这会导致数据“陈旧”，并可能占用过多内存。
   • 不要过短：过期时间太短会导致缓存频繁失效，穿透到后端数据库，增加数据库压力，反而失去了缓存的意义。
   • 根据业务场景定：
     • 用户会话：30 分钟到几小时。
     • 热点商品信息：几分钟到几小时。
     • 系统配置：可以设置较长的时间（如几小时或1天），或者当配置变更时主动删除缓存。
     • 验证码：5 分钟。

2. 主动更新 vs. 被动过期：

   • 被动过期：依赖 set 时设置的 expiry 时间，这是最简单的方式。
   • 主动更新：当数据库中的数据被修改时，主动去删除或更新 Memcached 中的对应项，这可以保证缓存中的数据与数据库的强一致性，适用于对数据一致性要求高的场景。

3. 处理缓存穿透：

   • 缓存穿透是指查询一个根本不存在的数据,由于缓存中没有，请求会直接打到数据库上。
   • 解决方案：即使数据库中没有的数据，也将其在缓存中存一个“空值”或特殊标记，并设置一个较短的过期时间（如1分钟），这样下次请求就不会再打到数据库了。

4. 使用连接池：

   Xmemcached 和 SpyMemcached 都内置了高效的连接池，确保在