Redis 键扫描优化：从 KEYS 到 SCAN 的优雅升级

Redis 键扫描优化：从 KEYS 到 SCAN 的优雅升级

简单说一下应用的场景，这个是生产项目的正式需求

用户APP使用时间的上报，每次用户退出后会调用一个接口，存储到redis中。我们将用户 app 使用时长数据存储在 Redis 中，键格式如 user_app_time:{date}:{userId}，并定期批量插入数据库（如 MySQL）以持久化

KEYS 的问题：阻塞与资源消耗

在旧实现中，我们先计算前一天日期，形成模式如 user_app_time:*:{date}，然后：

Set<String> redisKeys = stringRedisTemplate.keys(pattern);

这会一次性获取所有匹配键。对于少量键，这没问题。但想象一个流行 app，有数百万用户——Redis 可能每天持有数十万甚至上百万键。KEYS 命令线性扫描整个键空间，并在执行期间阻塞 Redis 服务器。其他操作无法进行，导致：

• 服务器阻塞：Redis 大多数操作单线程，KEYS 会暂停一切。如果数据集大，可能引起延迟峰值、超时甚至中断。
• 内存开销：所有键一次性加载到客户端内存，如果集合巨大，Java 应用可能出现 OutOfMemory 错误。
• 可扩展性问题：随着数据增长，执行时间线性增加。我们见过 ~50,000 键的任务耗时 30 秒以上，对定时任务不可接受。
• 无分页：全量或无，無法增量处理。

获取键后，我们循环解析值、构建领域对象，并分批 1000 条插入数据库。错误处理简单，所有记录先收集到一个大列表再切片——内存效率低下。在一次事件中，Redis 其他查询响应时间激增，影响实时用户数据处理。

SCAN 的优雅解决方案：游标增量处理

引入 SCAN：Redis 的非阻塞键迭代替代。它使用游标逐步遍历键空间，允许分批处理而不停止服务器。在优化代码中，我们用 RedisCallback 包装：

List<UserUseAppTimeDomain> buffer = new ArrayList<>(1000);
stringRedisTemplate.execute((RedisConnection connection) -> {ScanOptions options = ScanOptions.scanOptions().match(pattern).count(1000).build();try (Cursor<byte[]> cursor = connection.scan(options)) {List<UserUseAppTimeDomain> buffer = new ArrayList<>();while (cursor.hasNext()) {String redisKey = new String(cursor.next(), StandardCharsets.UTF_8);// 解析值、构建记录、添加到 bufferif (buffer.size() >= 1000) {// 批量插入数据库buffer.clear();}}// 处理剩余记录return null;} catch (Exception e) {// 错误处理}
});

优化后，我改用 SCAN 命令，这是 Redis 推荐的非阻塞替代方案。

它通过游标逐步遍历键空间，不会一次性阻塞服务器。在代码中，我用 RedisCallback 包装了执行逻辑：设置 ScanOptions，包括 match 模式和 count=1000 来控制每次迭代的批次大小。然后，用 try-with-resources 打开游标，while 循环 hasNext() 来逐个处理键**。关键是引入了一个 buffer 列表，边扫描边解析键和值，构建记录添加到 buffer。当 buffer 达到 1000 条时，就立即批量插入数据库并清空**。

这样实现流式处理，不用等到所有数据都收集完再操作，内存使用更高效，也减少了峰值占用。处理完所有键后，再插入剩余的 buffer 记录，最后设置一个锁键标记任务完成，以防重复执行。异常处理也更稳当，如果扫描出错，会发邮件警报并抛异常。

这个变化带来的性能提升很明显：在同样的 ~50,000 键场景下，任务时间从 30 秒降到 5 秒以内，Redis 保持负载均衡，其他查询几乎不受影响。

Scan就像是扫描-解析-插入像一条流式管道，无缝衔接。我们还调整了键格式，从原版的 user_app_time:{userId}:{date} 改为 {date}:{userId}，以更好地匹配扫描模式

当然，SCAN 有个小注意点：Redis 哈希表扩展时可能返回重复键，但实际影响不大，如果需要可以加 Set 去重。