Redis原子计数器incr,防止并发请求操作

2020-11-24 15:13:54 众衡网络科技

一、前言

在一些对高并发请求有限制的系统或者功能里，比如说秒杀活动，或者一些网站返回的当前用户过多，请稍后尝试。这些都是通过对同一时刻请求数量进行了限制，一般用作对后台系统的保护，防止系统因为过大的流量冲击而崩溃。对于系统崩溃带来的后果，显然还是拒绝一部分请求更能被维护者所接受。

而在各种限流中，除了系统自身设计的带锁机制的计数器外，利用Redis实现显然是一种既高效安全又便捷方便的方式。

二、incr命令

Redis Incr 命令将 key 中储存的数字值增一。

如果 key 不存在，那么 key 的值会先被初始化为 0 ，然后再执行 INCR 操作。

如果值包含错误的类型，或字符串类型的值不能表示为数字，那么返回一个错误。

本操作的值限制在 64 位(bit)有符号数字表示之内。

示例：

127.0.0.1:6379> set num 10
OK
127.0.0.1:6379> incr num
(integer) 11
127.0.0.1:6379> get num  # 数字值在 Redis 中以字符串的形式保存
"11"

注意: 由于redis并没有一个明确的类型来表示整型数据，所以这个操作是一个字符串操作。

执行这个操作的时候，key对应存储的字符串被解析为10进制的64位有符号整型数据。

事实上，Redis 内部采用整数形式（Integer representation）来存储对应的整数值，所以对该类字符串值实际上是用整数保存，也就不存在存储整数的字符串表示（String representation）所带来的额外消耗。

三、使用场景

1.计数器

使用思路是：每次有相关操作的时候，就向Redis服务器发送一个incr命令。

例如这样一个场景：我们有一个web应用，我们想记录每个用户每天访问这个网站的次数。

web应用只需要通过拼接用户id和代表当前时间的字符串作为key，每次用户访问这个页面的时候对这个key执行一下incr命令。

这个场景可以有很多种扩展方法:

通过结合使用INCR和EXPIRE命令，可以实现一个只记录用户在指定间隔时间内的访问次数的计数器

客户端可以通过GETSET命令获取当前计数器的值并且重置为0

通过类似于DECR或者INCRBY等原子递增/递减的命令，可以根据用户的操作来增加或者减少某些值比如在线游戏，需要对用户的游戏分数进行实时控制，分数可能增加也可能减少。

2.限速器

限速器是一种可以限制某些操作执行速率的特殊场景。

传统的例子就是限制某个公共api的请求数目。

假设我们要解决如下问题：限制某个api每秒每个ip的请求次数不超过10次。

我们可以通过incr命令来实现两种方法解决这个问题。

四、流量控制之java实现

这里我们将在java中使用redis-incr的特性来构建一个1分钟内只允许请求100次的控制代码，key代表在redis内存放的被控制的键值。

public static boolean flowControl(String key){
    //最大允许100
    int max = 100;
    long total = 1L;
    try {
      if (jedisInstance.get(key) == null) {
        //jedisInstance是Jedis连接实例，可以使单链接也可以使用链接池获取，实现方式请参考之前的blog内容
        //如果redis目前没有这个key，创建并赋予0，有效时间为60s
        jedisInstance.setex(key, 60, "0");
      } else {
        //获取加1后的值
        total = jedisInstance.incr(redisKey).longValue();
        //Redis TTL命令以秒为单位返回key的剩余过期时间。当key不存在时，返回-2。当key存在但没有设置剩余生存时间时，返回-1。否则，以秒为单位，返回key的剩余生存时间。
        if (jedisInstance.ttl(redisKey).longValue() == -1L)
        {
          //为给定key设置生存时间，当key过期时(生存时间为0)，它会被自动删除。
          jedisInstance.expire(redisKey, 60);
        }
      }
    } catch (Exception e) {
      logger.error("流量控制组件:执行计数操作失败,无法执行计数");
    }
    long keytotaltransations = max;
    //判断是否已超过最大值，超过则返回false
    if (total > keytotaltransations) {
      return false;
    }
    return true;
  }

补充知识：【限流算法】java实现redis分布式时间窗口计数器算法

本文实现一种基于java的分布式固定时间窗口计数器算法

//每次请求进来，查询一下当前的计数值，如果超出请求数阈值，则拒绝请求，返回系统繁忙提示
private long limitFlow(String key) {
    //Setnx（SET if Not eXists） 命令在指定的 key 不存在时，为 key 设置指定的值。设置成功返回1，设置失败返回0
    Long lng = redisCacheClient.setnx(jedisGroup, key, "1");
    if (lng == 1) {
      //设置时间窗口，redis-key时效为10秒
      redisCacheClient.expire(jedisGroup, key, 10);
      return 1L;
    } else {
      //Redis Incrby 命令将 key 中储存的数字加上指定的增量值。相当于放在redis中的计数器，每次请求到来计数器自增1
      long val = redisCacheClient.incrBy(jedisGroup, key, 1);
 
      return val;
    }
  }

以上这篇Redis原子计数器incr,防止并发请求操作就是小编分享给大家的全部内容了。