Redis 除了做缓存，还能干很多很多事情：分布式锁、限流、处理请求接口幂等性。。。太多太多了～
今天想和小伙伴们聊聊用 Redis 处理接口限流，这也是最近的 项目涉及到这个知识点了，我就拎出来和大家聊聊这个话题。
1. 准备工作
首先我们创建一个 Spring Boot 工程，引入 Web 和 Redis 依赖，同时考虑到接口限流一般是通过注解来标记，而注解是通过 AOP 来解析的，所以我们还需要加上 AOP 的依赖，最终的依赖如下：
代码语言：javascript复制<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-aop</artifactId>
</dependency>然后提前准备好一个 Redis 实例，这里我们项目配置好之后，直接配置一下 Redis 的基本信息即可，如下：
代码语言：javascript复制spring.redis.host=localhost
spring.redis.port=6379
spring.redis.password=123好啦，准备工作就算是到位了。
2. 限流注解
接下来我们创建一个限流注解，我们将限流分为两种情况：
- 针对当前接口的全局性限流，例如该接口可以在 1 分钟内访问 100 次。
- 针对某一个 IP 地址的限流，例如某个 IP 地址可以在 1 分钟内访问 100 次。
针对这两种情况，我们创建一个枚举类：
代码语言：javascript复制public enum LimitType {
/**
* 默认策略全局限流
*/
DEFAULT,
/**
* 根据请求者IP进行限流
*/
IP
}接下来我们来创建限流注解：
代码语言：javascript复制@Target(ElementType.METHOD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
public @interface RateLimiter {
/**
* 限流key
*/
String key() default "rate_limit:";
/**
* 限流时间,单位秒
*/
int time() default 60;
/**
* 限流次数
*/
int count() default 100;
/**
* 限流类型
*/
LimitType limitType() default LimitType.DEFAULT;
}第一个参数限流的 key，这个仅仅是一个前缀，将来完整的 key 是这个前缀再加上接口方法的完整路径，共同组成限流 key，这个 key 将被存入到 Redis 中。
另外三个参数好理解，我就不多说了。
好了，将来哪个接口需要限流，就在哪个接口上添加 @RateLimiter 注解，然后配置相关参数即可。
3. 定制 RedisTemplate
小伙伴们知道，在 Spring Boot 中，我们其实更习惯使用 Spring Data Redis 来操作 Redis，不过默认的 RedisTemplate 有一个小坑，就是序列化用的是 JdkSerializationRedisSerializer，不知道小伙伴们有没有注意过，直接用这个序列化工具将来存到 Redis 上的 key 和 value 都会莫名其妙多一些前缀，这就导致你用命令读取的时候可能会出错。
例如存储的时候，key 是 name，value 是 javaboy，但是当你在命令行操作的时候，get name 却获取不到你想要的数据，原因就是存到 redis 之后 name 前面多了一些字符，此时只能继续使用 RedisTemplate 将之读取出来。
我们用 Redis 做限流会用到 Lua 脚本，使用 Lua 脚本的时候，就会出现上面说的这种情况，所以我们需要修改 RedisTemplate 的序列化方案。
可能有小伙伴会说”为什么不用 StringRedisTemplate 呢？”StringRedisTemplate 确实不存在上面所说的问题，但是它能够存储的数据类型不够丰富，所以这里不考虑。
修改 RedisTemplate 序列化方案，代码如下：
代码语言：javascript复制@Configuration
public class RedisConfig {
@Bean
public RedisTemplate<Object, Object> redisTemplate(RedisConnectionFactory connectionFactory) {
RedisTemplate<Object, Object> redisTemplate = new RedisTemplate<>();
redisTemplate.setConnectionFactory(connectionFactory);
// 使用Jackson2JsonRedisSerialize 替换默认序列化(默认采用的是JDK序列化)
Jackson2JsonRedisSerializer<Object> jackson2JsonRedisSerializer = new Jackson2JsonRedisSerializer<>(Object.class);
ObjectMapper om = new ObjectMapper();
om.setVisibility(PropertyAccessor.ALL, JsonAutoDetect.Visibility.ANY);
om.enableDefaultTyping(ObjectMapper.DefaultTyping.NON_FINAL);
jackson2JsonRedisSerializer.setObjectMapper(om);
redisTemplate.setKeySerializer(jackson2JsonRedisSerializer);
redisTemplate.setValueSerializer(jackson2JsonRedisSerializer);
redisTemplate.setHashKeySerializer(jackson2JsonRedisSerializer);
redisTemplate.setHashValueSerializer(jackson2JsonRedisSerializer);
return redisTemplate;
}
}这个其实也没啥好说的，key 和 value 我们都使用 Spring Boot 中默认的 jackson 序列化方式来解决。
4. 开发 Lua 脚本
Redis 中的一些原子操作我们可以借助 Lua 脚本来实现，想要调用 Lua 脚本，我们有两种不同的思路：
- 在 Redis 服务端定义好 Lua 脚本，然后计算出来一个散列值，在 Java 代码中，通过这个散列值锁定要执行哪个 Lua 脚本。
- 直接在 Java 代码中将 Lua 脚本定义好，然后发送到 Redis 服务端去执行。
Spring Data Redis 中也提供了操作 Lua 脚本的接口，还是比较方便的，所以我们这里就采用第二种方案。
我们在 resources 目录下新建 lua 文件夹专门用来存放 lua 脚本，脚本内容如下：
代码语言：javascript复制local key = KEYS[1]
local count = tonumber(ARGV[1])
local time = tonumber(ARGV[2])
local current = redis.call('get', key)
if current and tonumber(current) > count then
return tonumber(current)
end
current = redis.call('incr', key)
if tonumber(current) == 1 then
redis.call('expire', key, time)
end
return tonumber(current)这个脚本其实不难，大概瞅一眼就知道干啥用的。KEYS 和 ARGV 都是一会调用时候传进来的参数，tonumber 就是把字符串转为数字，redis.call 就是执行具体的 redis 指令，具体流程是这样：
- 首先获取到传进来的 key 以及 限流的 count 和时间 time。
- 通过 get 获取到这个 key 对应的值，这个值就是当前时间窗内这个接口可以访问多少次。
- 如果是第一次访问，此时拿到的结果为 nil，否则拿到的结果应该是一个数字，所以接下来就判断，如果拿到的结果是一个数字，并且这个数字还大于 count，那就说明已经超过流量限制了，那么直接返回查询的结果即可。
- 如果拿到的结果为 nil，说明是第一次访问，此时就给当前 key 自增 1，然后设置一个过期时间。
- 最后把自增 1 后的值返回就可以了。
其实这段 Lua 脚本很好理解。
接下来我们在一个 Bean 中来加载这段 Lua 脚本，如下：
代码语言：javascript复制@Bean
public DefaultRedisScript<Long> limitScript() {
DefaultRedisScript<Long> redisScript = new DefaultRedisScript<>();
redisScript.setScriptSource(new ResourceScriptSource(new ClassPathResource("lua/limit.lua")));
redisScript.setResultType(Long.class);
return redisScript;
}我们的 Lua 脚本现在就准备好了。
5. 注解解析
接下来我们就需要自定义切面，来解析这个注解了，我们来看看切面的定义：
代码语言：javascript复制@Aspect
@Component
public class RateLimiterAspect {
private static final Logger log = LoggerFactory.getLogger(RateLimiterAspect.class);
@Autowired
private RedisTemplate<Object, Object> redisTemplate;
@Autowired
private RedisScript<Long> limitScript;
@Before("@annotation(rateLimiter)")
public void doBefore(JoinPoint point, RateLimiter rateLimiter) throws Throwable {
String key = rateLimiter.key();
int time = rateLimiter.time();
int count = rateLimiter.count();
String combineKey = getCombineKey(rateLimiter, point);
List<Object> keys = Collections.singletonList(combineKey);
try {
Long number = redisTemplate.execute(limitScript, keys, count, time);
if (number==null || number.intValue() > count) {
throw new ServiceException("访问过于频繁，请稍候再试");
}
log.info("限制请求'{}',当前请求'{}',缓存key'{}'", count, number.intValue(), key);
} catch (ServiceException e) {
throw e;
} catch (Exception e) {
throw new RuntimeException("服务器限流异常，请稍候再试");
}
}
public String getCombineKey(RateLimiter rateLimiter, JoinPoint point) {
StringBuffer stringBuffer = new StringBuffer(rateLimiter.key());
if (rateLimiter.limitType() == LimitType.IP) {
stringBuffer.append(IpUtils.getIpAddr(((ServletRequestAttributes) RequestContextHolder.currentRequestAttributes()).getRequest())).append("-");
}
MethodSignature signature = (MethodSignature) point.getSignature();
Method method = signature.getMethod();
Class<?> targetClass = method.getDeclaringClass();
stringBuffer.append(targetClass.getName()).append("-").append(method.getName());
return stringBuffer.toString();
}
}这个切面就是拦截所有加了 @RateLimiter 注解的方法，在前置通知中对注解进行处理。
- 首先获取到注解中的 key、time 以及 count 三个参数。
- 获取一个组合的 key，所谓的组合的 key，就是在注解的 key 属性基础上，再加上方法的完整路径，如果是 IP 模式的话，就再加上 IP 地址。以 IP 模式为例，最终生成的 key 类似这样：
rate_limit:127.0.0.1-org.javaboy.ratelimiter.controller.HelloController-hello（如果不是 IP 模式，那么生成的 key 中就不包含 IP 地址）。 - 将生成的 key 放到集合中。
- 通过 redisTemplate.execute 方法取执行一个 Lua 脚本，第一个参数是脚本所封装的对象，第二个参数是 key，对应了脚本中的 KEYS，后面是可变长度的参数，对应了脚本中的 ARGV。
- 将 Lua 脚本执行的结果与 count 进行比较，如果大于 count，就说明过载了，抛异常就行了。
好了，大功告成了。
6. 接口测试
接下来我们就进行接口的一个简单测试，如下：
代码语言：javascript复制@RestController
public class HelloController {
@GetMapping("/hello")
@RateLimiter(time = 5,count = 3,limitType = LimitType.IP)
public String hello() {
return "hello>>>" new Date();
}
}每一个 IP 地址，在 5 秒内只能访问 3 次。
这个自己手动刷新浏览器都能测试出来。
7. 全局异常处理
由于过载的时候是抛异常出来，所以我们还需要一个全局异常处理器，如下：
代码语言：javascript复制@RestControllerAdvice
public class GlobalException {
@ExceptionHandler(ServiceException.class)
public Map<String,Object> serviceException(ServiceException e) {
HashMap<String, Object> map = new HashMap<>();
map.put("status", 500);
map.put("message", e.getMessage());
return map;
}
}这是一个小 demo，我就不去定义实体类了，直接用 Map 来返回 JSON 了。
好啦，大功告成。
最后我们看看过载时的测试效果：
好啦，这就是我们使用 Redis 做限流的方式。
