相親交友原始碼開發中,Redis的三種限流方式

雲豹科技程式設計師發表於2021-11-22
  • 第一種:基於 Redis 的 setnx 的操作
  • 第二種:基於 Redis 的資料結構 zset
  • 第三種:基於 Redis 的令牌桶演算法

當相親交友原始碼面對越來越多的高併發場景時,限流顯得尤為重要。

當然,相親交友原始碼實現限流有許多種方式,Redis 具有很強大的功能,我用 Redis 實踐了三種的實現方式,可以較為簡單的實現其方式。Redis 在相親交友原始碼中不僅僅是可以做限流,還可以做資料統計,附近的人等功能,這些可能會後續寫到。

第一種:基於 Redis 的 setnx 的操作

我們在使用 相親交友原始碼中Redis 的分散式鎖的時候,大家都知道是依靠了 setnx 的指令,在 CAS(Compare and swap)的操作的時候,同時給指定的 key 設定了過期實踐(expire),我們在限流的主要目的就是為了在單位時間內,有且僅有 N 數量的請求能夠訪問我的程式碼程式。所以依靠 setnx 可以很輕鬆的做到這方面的功能。

比如我們需要在 10 秒內限定相親交友原始碼中的 20 個請求,那麼我們在 setnx 的時候可以設定過期時間 10,當請求的 setnx 數量達到 20 時候即達到了限流效果。程式碼比較簡單就不做展示了。

當然這種做法的弊端是很多的,比如當統計 1-10 秒的時候,無法統計 2-11 秒之內,如果需要統計 N 秒內的 M 個請求,那麼我們的 Redis 中需要保持 N 個 key 等等問題

第二種:基於 Redis 的資料結構 zset

其實相親交友原始碼限流涉及的最主要的就是滑動視窗,上面也提到 1-10 怎麼變成 2-11。其實也就是起始值和末端值都各+1 即可。

而我們如果用相親交友原始碼中的 Redis 的 list 資料結構可以輕而易舉的實現該功能

我們可以將相親交友原始碼中的請求打造成一個 zset 陣列,當每一次請求進來的時候,value 保持唯一,可以用 UUID 生成,而 score 可以用當前時間戳表示,因為 score 我們可以用來計算當前時間戳之內有多少的請求數量。而 zset 資料結構也提供了 range 方法讓我們可以很輕易的獲取到 2 個時間戳內有多少請求

程式碼如下

public Response limitFlow(){
        Long currentTime = new Date().getTime();
        System.out.println(currentTime);
        if(redisTemplate.hasKey("limit")) {
            Integer count = redisTemplate.opsForZSet().rangeByScore("limit", currentTime -  intervalTime, currentTime).size();        // intervalTime是限流的時間 
            System.out.println(count);
            if (count != null && count > 5) {
                return Response.ok("每分鐘最多隻能訪問5次");
            }
        }
        redisTemplate.opsForZSet().add("limit",UUID.randomUUID().toString(),currentTime);
        return Respons

e.ok(“訪問成功”);
}

通過上述程式碼可以做到滑動視窗的效果,並且能保證每 N 秒內至多 M 個請求,缺點就是 zset 的資料結構會越來越大。實現方式相對也是比較簡單的。

第三種:基於 Redis 的令牌桶演算法

提到相親交友原始碼的限流就不得不提到令牌桶演算法了。

令牌桶演算法提及到輸入速率和輸出速率,當輸出速率大於輸入速率,那麼就是超出流量限制了。

也就是說相親交友原始碼每訪問一次請求的時候,可以從 Redis 中獲取一個令牌,如果拿到令牌了,那就說明沒超出限制,而如果拿不到,則結果相反。

依靠上述的思想,我們可以結合 Redis 的 List 資料結構很輕易的做到這樣的程式碼,只是簡單實現

依靠 List 的 leftPop 來獲取令牌

// 輸出令牌public Response limitFlow2(Long id){
        Object result = redisTemplate.opsForList().leftPop("limit_list");
        if(result == null){
            return Response.ok("當前令牌桶中無令牌");
        }
        return Response.ok(articleDescription2);
    }

再依靠 Java 的定時任務,定時往 List 中 rightPush 令牌,當然令牌也需要唯一性,所以我這裡還是用 UUID 進行了生成

// 10S的速率往令牌桶中新增UUID,只為保證唯一性
    @Scheduled(fixedDelay = 10_000,initialDelay = 0)
    public void setIntervalTimeTask(){
        redisTemplate.opsForList().rightPush("limit_list",UUID.randomUUID().toString());
    }

綜上,程式碼實現起始都不是很難,針對這些限流方式我們可以在 AOP 或者 filter 中加入以上程式碼,用來做到介面的限流,最終保護相親交友原始碼。

Redis 其實還有很多其他的用處,他的作用不僅僅是快取,分散式鎖的作用。在相親交友原始碼的開發中,Redis能夠發揮的價值有很多,大家可以一起探索一下,希望以上內容對大家有幫助。

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