基于Redis的限流实现方案

落日映苍穹つ 2024-03-16 23:13 43阅读 0赞

## 1、基于Redis的分布式锁setnx操作 ##

在使用redis的分布式锁的时候，使用setnx语句给每一个线程设置一个唯一NX值，setnx命令里面当key不存在的时候，线程获取到新的锁，当key存在的时候，新的线程拿不到锁，只能等上一个线程的锁过期释放key。

限流的主要目的就是为了在单位时间内，有且仅有指定数量的请求能够访问程序，可以通过给分布式锁的setnx指令，当请求访问时，在请求访问的时候，给指定的key设置过期时间，就可以实现在单位时间内，限制访问请求的数量。

这么做法的弊端有很多的，比如当key的过期时间一过，但是任务还没有完成，下一个请求获取了锁，这样或造成线程安全问题。

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## 2、基于redis的数据结构zset(有序集合） ##

创建一个有序结合，当每一个请求访问的时候，有序集合中的score可以用当时的时间戳表示，value需要保持唯一，可以使用雪花id或者UUID来生成，获取单位i时间内的集合的数据量，集合中的数量达到设定访问最大量，则拒绝后面所有的访问请求，没有达到则可以继续访问

public class LimitTest {
        @Autowired
        StringRedisTemplate stringRedisTemplate;
    
    
        public String redisLimitFlow() {
            //获取当前时间
            Long currentTime = new Date().getTime();
           //判断redis中key是否存在
            if (stringRedisTemplate.hasKey("limit")) {
                //获取单位时间内zset中的数据数量长度，intervalTime是限流的单位时间 
                Integer count = stringRedisTemplate.opsForZSet().rangeByScore("limit", currentTime - intervalTime, currentTime).size();        
                System.out.println(count);
                if (count != null && count > 50) {
                    return "每分钟最多只能访问50次";
                }
            }
            stringRedisTemplate.opsForZSet().add("limit", UUID.randomUUID().toString(), currentTime);
            return "访问成功";
        }
    }

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## 3、基于redis的令牌桶算法 ##

redis的令牌桶算法中系统以恒定的速度生成令牌，并将令牌放入redis当中，给列表设定一个长度，当redis中的令牌数量达到一定数量后，后面生成的令牌就会丢弃，反之则添加。而每次请求进入时，必须从令牌桶中获取一个令牌，请求如果没有获取到令牌则被限流拒绝。

实现令牌桶算法可以使用 Google 开源的 guava 包，很方便的实现令牌桶算法，首先在 pom.xml 添加 guava 引用，配置如下：

<dependency>
        <groupId>com.google.guava</groupId>
        <artifactId>guava</artifactId>
        <version>28.2-jre</version>
    </dependency>

具体实现代码如下：

import com.google.common.util.concurrent.RateLimiter;
    
    import java.time.Instant;
    
    /**
     * Guava 实现限流
     */
    public class RateLimiterExample {
        public static void main(String[] args) {
            // 每秒产生 10 个令牌（每 100 ms 产生一个）
            RateLimiter rt = RateLimiter.create(10);
            for (int i = 0; i < 11; i++) {
                new Thread(() -> {
                    // 获取 1 个令牌
                    rt.acquire();
                    System.out.println("正常执行方法，ts:" + Instant.now());
                }).start();
            }
        }
    }

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参考文档：

[6 种限流实现方案，人人都能看的懂 ！(纯干货) - 知乎 (zhihu.com)][6 _ _ - _ _zhihu.com]

[Redis 实现限流的三种方式-阿里云开发者社区 (aliyun.com)][Redis _-_ _aliyun.com]

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[6 _ _ - _ _zhihu.com]: https://zhuanlan.zhihu.com/p/141823121
[Redis _-_ _aliyun.com]: https://developer.aliyun.com/article/1004834