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Redis 限流的 3 種方式,還有誰不會!
瀏覽量 73時間 2021-12-04

面對越來越多的高并發場景,限流顯示的尤為重要。

當然,限流有許多種實現的方式,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不僅僅是可以做限流,還可以做數據統計,附近的人等功能,這些可能會后續寫到。

1第一種:基于Redis的setnx的操作

我們在使用Redis的分布式鎖的時候,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設置了過期實踐(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代碼程序。所以依靠setnx可以很輕松的做到這方面的功能。

比如我們需要在10秒內限定20個請求,那么我們在setnx的時候可以設置過期時間10,當請求的setnx數量達到20時候即達到了限流效果。代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,那么我們的Redis中需要保持N個key等等問題。

2第二種:基于Redis的數據結構zset

其實限流涉及的最主要的就是滑動窗口,上面也提到1-10怎么變成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Redis的list數據結構可以輕而易舉的實現該功能。

我們可以將請求打造成一個zset數組,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數據結構也提供了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

代碼如下

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("每分鐘最多只能訪問5次");
        }
    }
    redisTemplate.opsForZSet().add("limit",UUID.randomUUID().toString(),currentTime);
    return Response.ok("訪問成功");
}

通過上述代碼可以做到滑動窗口的效果,并且能保證每N秒內至多M個請求,缺點就是zset的數據結構會越來越大。實現方式相對也是比較簡單的。最新面試題整理好了,大家可以在Java面試庫小程序在線刷題。

3第三種:基于Redis的令牌桶算法

提到限流就不得不提到令牌桶算法了。

令牌桶算法提及到輸入速率和輸出速率,當輸出速率大于輸入速率,那么就是超出流量限制了。

也就是說我們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數據結構很輕易的做到這樣的代碼,只是簡單實現。另外,關注Java技術棧,在后臺回復:面試,可以獲取我整理的 Redis 系列面試題和答案,非常齊全。

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,所以我這里還是用UUID進行了生成

// 10S的速率往令牌桶中添加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,代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中加入以上代碼,用來做到接口的限流,最終保護你的網站。

Redis其實還有很多其他的用處,他的作用不僅僅是緩存,分布式鎖的作用。他的數據結構也不僅僅是只有String,Hash,List,Set,Zset。有興趣的可以后續了解下他的GeoHash算法;BitMap,HLL以及布隆過濾器數據(Redis4.0之后加入,可以用Docker直接安裝redislabs/rebloom)結構。



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