Redis原子计数器incr

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;
    }