Redis原子计数器incr,防止并发请求操作
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;
}
}
栏 目：JAVA代码
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