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如何使用SpringBoot + Redis实现接口限流

2024/2/18 17:23:35发布21次查看
配置首先我们创建一个 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:
<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:
spring.redis.host=localhostspring.redis.port=6379spring.redis.password=123
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:
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:
@target(elementtype.method)@retention(retentionpolicy.runtime)@documentedpublic @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。
定制 redistemplate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 test,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:
@configurationpublic 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。
lua 脚本这个其实我在之前 vhr 那一套视频中讲过,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:
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)endcurrent = redis.call('incr', key)if tonumber(current) == 1 then redis.call('expire', key, time)endreturn 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:
@beanpublic defaultredisscript<long> limitscript() { defaultredisscript<long> redisscript = new defaultredisscript<>(); redisscript.setscriptsource(new resourcescriptsource(new classpathresource("lua/limit.lua"))); redisscript.setresulttype(long.class); return redisscript;}
可以啦,我们的 lua 脚本现在就准备好了。
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:
@aspect@componentpublic 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。
判断 lua 脚本执行后的结果是否超过 count,若超过则视为过载,抛出异常处理即可。
接口测试接下来我们就进行接口的一个简单测试,如下:
@restcontrollerpublic 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。
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:
@restcontrolleradvicepublic 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; }}
我将这句话重写成如下:这个 demo 很小,所以我没有定义实体类,而是直接使用 map 来返回 json。 最后我们看看过载时的测试效果:
以上就是如何使用springboot + redis实现接口限流的详细内容。
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