SpringBoot+Redis+Lua

Lua脚本

• Lua脚本在Redis中执行，避免了多次的客户端与服务器之间的通信。这可以减少网络开销，提高性能，特别是在需要执行多个Redis命令以完成一个操作时。原子性：Redis保证Lua脚本的原子性执行，无需担心竞态条件或并发问题。
• Lua脚本可以与Redis事务一起使用，确保一系列命令的原子性执行。这允许你将多个操作视为一个单一的事务，要么全部成功，要么全部失败。
• Lua脚本提供了一种在Redis中执行复杂操作的方法，允许你在一个脚本中组合多个Redis命令。这对于处理复杂的业务逻辑非常有用，例如计算和更新分布式计数器、实现自定义数据结构等。
• 使用Lua脚本，你可以实现复杂的原子锁，而不仅仅是使用Redis的SETNX（set if not exists）命令。
• 对于大批量的数据处理，Lua脚本可以减少客户端和服务器之间的往返次数，从而显著减少网络开销。
• 通过将复杂的计算移至服务器端，可以减轻客户端的负担，降低服务器的负载。
• Redis天生支持Lua脚本，因此不需要额外的插件或扩展。
• Lua脚本是一种常见的脚本语言，易于编写和维护。

-- 局部变量
local age = 30

-- 全局变量
name = "john"

--[[
	数据类型：整数、浮点数、字符串、布尔值、nil
]]
local num = 42
local str = "Hello, Lua!"
local flag = true
local empty = nil
local person = { name = "John", age = 30 }

--[[
	条件语句
	循环语句
]]
if age < 18 then
    print("未成年")
elseif age >= 18 and age < 65 then
    print("成年")
else
    print("老年")
end

for i = 1, 5 do
    print(i)
end

local count = 0
while count < 3 do
    print("循环次数: " .. count)
    count = count + 1
end

repeat
    print("至少执行一次")
until count > 5

-- 表数据结构，用{}定义，包含键值对，键值对可以是任何数据类型
local person = {name = "jordan",age = 23,hobbies = {"basketball","baseball"}}
print("姓名："..person.name)
print("年龄："..person.age)

-- 模块化，通过require关键字加载

-- 标准库，文件操作，网络编程，正则表达式，事件处理等，通过内置模块，如io/socket等

-- 字符串处理
local text = "Lua programming"
local sub = string.sub(text,1,3)
print(sub)

-- 错误处理，使用pcall汉书来包裹可能引发异常的代码块，以捕获并处理错误，通常与assert一起使用
local success,result = pcall(function()
	error("出错了！")
end)

if success then
	print("执行成功")
else
	print("错误信息："..result)
end

错误返回值： Lua脚本在执行期间可能会遇到错误，例如脚本本身存在语法错误，或者在脚本中的某些操作失败。Redis执行Lua脚本后，会返回脚本的执行结果。你可以检查这个结果以查看是否有错误，通常返回值是一个特定的错误标识。例如，如果脚本执行成功，返回值通常是OK，否则会有相应的错误信息。
异常处理： 在Spring Boot应用程序中，你可以使用异常处理来捕获Redis执行脚本时可能抛出的异常。Spring Data Redis提供了一些异常类，如RedisScriptExecutionException，用于处理脚本执行期间的错误。你可以使用try-catch块来捕获这些异常并采取相应的措施，例如记录错误信息或执行备用操作。

应用场景

一、缓存更新

在缓存中存储某些数据，但需要定期或基于条件更新这些数据，同时确保在更新期间不会发生并发问题
使用Lua脚本，你可以原子性地检查数据的新鲜度，如果需要更新，可以在一个原子性操作中重新计算数据并更新缓存

local cacheKey = KEYS[1] --获取缓存键
local data = redis.call('GET',cacheKey) -- 尝试从缓存中获取数据

if not data then
	-- 数据不在缓存中，重新计算并设置
	data = calculateData()
	redis.call('SET',cacheKey,data)
end
return data

二、原子操作

需要执行多个Redis命令作为一个原子操作，确保它们在多线程或多进程环境下不会被中断
使用Lua脚本，你可以将多个命令组合成一个原子操作，如实现分布式锁、计数器、排行榜等

local key = KEYS[1] -- 获取键名
local value = ARGV[1] -- 获取参数值
local current = redis.call('GET',key) -- 获取当前值
if not current or tonumber(current) < tonumber(value) then
	-- 如果当前值不存在或者新值更大，设置新值
	redis.call('SET',key,value)
end

-- 考虑一个计数器的场景，多个客户端需要原子性地增加计数
local key = KEYS[1]
local increment = ARGV[1]
return redis.call('INCRBY',key,increment)

三、数据处理

需要对Redis中的数据进行复杂的处理，如统计、筛选、聚合等。
使用Lua脚本，你可以在Redis中执行复杂的数据处理，而不必将数据传输到客户端进行处理，减少网络开销

local keyPattern = ARGV[1] -- 获取键名匹配模式
local keys = redis.call('KEYS',keyPattern) -- 获取匹配的键
local result = {}
for i,key in ipairs(keys) do
	local data = redis.call('GET',key) -- 获取每个键对应的数据
	table.insert(result,processData(data))
end
return result

--[[
	Lua脚本允许你在Redis服务器端执行复杂的数据处理。这减少了将数据传输到客户端进行处理的开销，并允许你在Redis中执行更复杂的逻辑，从而提高性能
]]
local total = 0
for _,key in ipairs(KEYS) do
	local value = redis.call('GET',key)
	total = total + tonumber(value)
end
return total

四、分布式锁

使用Lua脚本，你可以在Redis中执行复杂的数据处理，而不必将数据传输到客户端进行处理，减少网络开销
使用Lua脚本，你可以原子性地尝试获取锁，避免竞态条件，然后在完成后释放锁

local lockKey = KEYS[1] -- 获取锁的键名
local lockValue = ARGV[1] -- 获取锁的值
local lockTimeout = ARGV[2] --获取锁的超时时间
if redis.call('SET',lockKey,lockValue,'NX','PX',lockTimeout) then
	-- 锁获取成功，执行相关操作
	redis.call('DEL',lockKey)
	return true
else
	return false --无法获取锁

五、事务

local key1 = KEYS[1]
local key2 = KEYS[2]
local value = ARGV[1]

redis.call('SET', key1, value)
redis.call('INCRBY', key2, value)

-- 如果这里的任何一步失败，整个事务将回滚

SpringBoot实现Lua脚本

Spring Data Redis和Lettuce（或Jedis）客户端的使用

一、添加依赖

<dependency>
    <groupId>org.springframework.bootgroupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-data-redisartifactId>
dependency>
<dependency>
    <groupId>io.lettuce.coregroupId>
    <artifactId>lettuce-coreartifactId> 
dependency>

二、application.properties或application.yml配置Redis连接

spring.redis.host=127.0.0.1
spring.redis.port=6379
spring.redis.password=yourPassword

三、创建Lua脚本

myscript.lua

local a = tonumber(ARGV[1])
local b = tonumber(ARGV[2])
return a + b

四、编写代码执行Lua脚本

使用Spring Data Redis提供的StringRedisTemplate或LettuceConnectionFactory

两种不同的示例来执行Lua脚本，一种是直接运行Lua脚本字符串，另一种是运行脚本文件。

/**
	运行Lua脚本字符串
*/
@Service
public class LuaScriptService{
	
	@Autowired
	private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;

	public Integer executeLuaScriptFromString(){
		
		String luaScript = "local a = tonumber(ARGV[1])\nlocal b = tonumber(ARGV[2])\nreturn a + b";
		
		RedisScript<Integer> script = new DefaultRedisScript<>(luaScript,Integer.class);

		String[] keys = new String[0];//通常情况下，没有KEYS部分
		Object[] args = new Object[]{10,20};//传递给Lua脚本的参数

		Integer result = stringRedisTemplate.execute(script,keys,args);
		return result;
	}
}

创建一个文件myscript.lua，然后通过类运行该文件

@Service
public class LuaScriptService{
	
	@Autowired
	private StringRedisTemplate.stringRedisTemplate;

	@Autowired
	private ResourceLoader resourceLoader;

	public Integer executeLuaScriptFromFile(){
	
		Resource resource = resourceLoader.getResource("classpath:mysript.lua");
		String luaScript;
		try{
			luaScript = new String(resource.getInputStream().readAllBytes());
		}catch(Exception e){
			throw new RuntimeException("Unable to read Lua script file.");
		}

		RedisScript<Integer> script = new DefaultRedisScript<>(luaScript, Integer.class);
        String[] keys = new String[0]; // 通常情况下，没有KEYS部分
        Object[] args = new Object[]{10, 20}; // 传递给Lua脚本的参数
        Integer result = stringRedisTemplate.execute(script, keys, args);
        return result;
	}
}