巴别塔合约作战终端开发日记4—

注册优化

注册功能存在很严峻的短时间访问压力，并且这个功能会直接影响用户体验（我连账号都注册不了何谈后续呢？）。为了防止这个问题的发生，一共经历了三个阶段的修改：

第一版：写锁+数据库判重+直接数据库插入

虽然是初版代码，以实现功能为目的。但也只能说，这种操作写出来就是注定两个字：失败。 MySQL作为效率瓶颈，虽然代码逻辑正确，先加锁，再判重，再入库。但是强行将多线程变为单线程，然后再使用效率瓶颈判重，虽然最后一步逃不掉，但是每次数据库操作都需要连接，虽然有连接池的存在。然后再加上通信开销，这效率想想就爽啊。实测QPS大概在30左右。就这效率也想给用户体验？这不是折磨用户么？这不改天理难容。

第二版：分布式锁+Redis判重+直接数据库插入

根据账号的长度和首字母进行分类，每个种类的账号判重是互不影响的（首字母不同，长度也不同还能重？）。将单线程判重变为多线程判重。判重位置从数据库改成Redis，解决了MySQL慢的问题。最后插入数据库怎么解决，慢就慢呗，数据总不能不持久化了吧。

实测QPS在80左右，这个效率还是很不错的，但是转折点是在分布式锁这个位置，毕竟将单线程变为了多线程。然后就是又一个问题了，为啥还是这么慢，100都没过。后来想到了可能是Redis的问题，检查了一下Redis的执行时间，发现确实，Redis分布式锁在请求的时候大量请求压在Redis上，而且Redis使用的是单线程处理操作，这个效率就不见得很高了。然后就是最致命的，插入数据库还是浪费了很多时间。这效率也不过关，还能操作。

第三版：分段锁+Redis配合内存判重+直接数据库插入

思路与第二版一致，唯一的区别就是把一部分操作放到了内存上：将锁从分布式锁改成了Synchronized，然后在堆里开了一块儿内存来存放账号，内存判重配合Redis判重做操作。

这个思路牺牲了内存来换取效率，开56把锁内存是撑得住的，但是大量账号堆积在内存里怎么办？这个好办，为啥要用Redis配合，开一个定时任务每10秒执行一次，检查账号池里是否有数值，有的话就全存到缓存中去。这个位置只要能赌在内存中发现重复，就能有效减少一次Redis的连接开销。这样的话内存只要不在10秒内爆炸，就可以正确运行。但是实测下来QPS也就100左右没高多少，唯一还有问题的就是最后一步插入数据库了，打印了一下执行时间，发现确实，时间都浪费在最后一步了，但是这一步始终逃不掉，怎么优化呢？

第四版：分段锁+Redis配合内存判重+数据库批处理

思路与第三版一致，但是优化数据库操作：将判重结束的用户信息留在内存，通过自生成ID直接返回，设立一个定时任务，定时向数据库执行一个批处理插入，这样就可以极大幅度降低最后一步入库的时间，这样绝大部分操作都被放到了内存上，执行效率那能不快吗？

这个思路其实还可以优化，就是将分段锁的synchronized换成CAS，减少锁开销，但是在高并发量的情况下可能很消耗CPU，不过实际用户数量也不会特别多，那CAS其实是最优解。由于偏向锁的出现，在低并发情况下，锁开销实际也还好，然后再加上项目临近上线，也没太多时间测试，就没有继续优化了。

最后其实还有一个很关键的东西就是：每次执行插入操作也就是insert()方法时，由于使用的是远程连接，那么理论上都会产生一个与数据库通信的开销。实测了一下确实是这样的。然后MyBatisPlus自封装有insertBatch()批量插入，但是翻看了源码，底层使用的是迭代器循环调用insert()方法。那这样批处理就没有了意义啊，还是要吃通信开销的时间损耗。没有办法，使用HttpClient并额外编写了一个模块部署在数据库服务器上，每次批处理不调用MyBatisPlus的批量插入，直接使用HTTP请求发送数据到数据库服务器上，让模块执行本地批量存储，这样就相当于使用了一次通信损耗，插入了若干条数据。实测下来，最后这样做总耗时20-30毫秒，但是执行常规批处理是没有这种效率的。

第四版就非常舒服了，QPS实测在300左右，这优化还是杠杠的。

2022/3/1 补充：今天在维护项目的时候，发现对注册功能进行了限流。起初的意愿是：害怕并发过高打垮数据库，使用了令牌桶算法进行了限流。但是经过这么多轮优化，注册功能没有直接操作过数据库。那我这限流限了个啥啊？？？？把限流的AOP实现去掉之后，本机注册一秒直接跑完了3000条请求。放服务器上肯定也会更快。（亏了。。。我投出去的简历QPS都写得很低，都亏了。。。。。）

分段锁思想

无论在哪个操作里，对A的操作永远与B无关，如果强行使用锁来保证线程安全，那执行效率是一个很大程度的损耗。于是，我们为什么不能把本身就相互无关的东西放行呢？

详细解释一下就是：所有与用户A相关的操作，那么在用户B执行操作的时候，两者只要没有使用共享资源，那么这些操作完全无关，不会产生并发问题。如果此时只用一个synchronized来操作，那就相当于白白浪费了执行时间。

回归到实现上，synchronized锁需要对象，lock同样也需要自己创建对象使用。那么假设现在有10000个用户，上哪去找10000个锁来呢？可能会想到，锁字符串吧，这个好搞。但是字符串由于存在常量池的问题，使用锁是不允许锁字符串的，容易发生意想不到的问题。

那么，分布式锁就可以很方便地使用，使用Redis分布式锁只需要使用key标记就可以，通过id来控制key生成就可以。本项目使用的分布式锁Redisson ，直接导入maven依赖，然后添加配置即可。

<!-- 分布式锁Redisson --><dependency><groupId>org.redisson</groupId><artifactId>redisson</artifactId><version>3.6.5</version></dependency>

@Configuration
public class RedisConfiguration {@Value(value = "${RedissonPassword}")private String password;@Value(value = "${RedissonHost}")private String redissonAddress;//向Bean容器中添加Redisson分布式锁@Beanpublic Redisson redisson(){Config config = new Config();//此时为单机模式//绑定Redis所在的IP和使用哪个DataBase,这里设置为第0个DatabaseSingleServerConfig singleServerConfig = config.useSingleServer().setAddress(redissonAddress).setPassword(password).setDatabase(0);return (Redisson)Redisson.create(config);}}

添加至容器之后，使用时只需要@Autowired注入，然后像Lock类一样使用即可。

@Autowired
Redisson redisson;String lockKey = "Challenger::"#获得锁，锁的是目标key
RLock lock = this.redisson.getLock(lockKey);#加锁
lock.lock();
#解锁 记得写在final里
lock.unlock();

数据库处理逻辑优化

数据库处理逻辑方面，由于使用了MySQL远程连接，远程连接通信也是需要消耗资源的。在获取连接的开销上额外增加消耗，也就是说，每一次执行sql语句，代价都是非常大的，对于部分并发要求较高的程序，这会成为严重的效率瓶颈。

对此，本项目中的注册功能，在活动开启当天肯定是热点功能，为了不影响效率，就需要额外优化。

注册业务的优化在注册优化部分提到过，其余的业务做到的是：能批处理就绝对不单独去执行一条sql语句。使用远程连接给我最大的一个感觉就是，即便使用了@Transcational注解使用事务处理，同一个连接处理两条sql语句的效率也是很感人的。这是真实的感受，实际打印一下执行效率就能看到了，真的效率感人。

Redis性能优化

Redis作为高速缓存，在存储热点key提高响应速度这是公认的，但是，在项目实际使用的时候，Redis往往响应速度并不是很理想，在查询审核记录方面，在1000并发的情况下，会出现Redis执行速度逐渐变慢的问题。竟然拖慢了我的访问效率？这可是读请求啊，这再反应慢，项目也太失败了吧。

看到这个问题的时候，第一反应是回归到硬件上，硬件太差了导致Redis反应不理想。然后发现其实并不是这样的。转念想一下，去打印了一个简单读取数字的Redis请求，发现秒并发量10000的情况下，返回一直都很快，没有出现拖沓的情况。这个时候就很不解了，这是啥啊？然后又对比了一下Set的存取和直接key的存取，发现效率其实没差。

最后终于定位到问题原因了，由于审核列表在后期会越来越多，测试用的账号有10+条审核记录，存储的都是Java类型，一个对象的数据有不少。这样就会出现一个情况：Redis反应是很快，但是时间都浪费在打包给你返回数据上了，要返回的数据太大了。

最后对大型数据做了一个分页，这个问题就完美解决了，每次只返回一部分数据，减少数据量。一次性返回那么多数据，用户实际想要查看的并不是很多。

异步处理

对于耗时业务，比如邮件发送（这个是真的很耗时），部分操作涉及的日志存储和不重要的数据处理(与代币消费有关的消费记录日志)。都可以使用多线程来做，提高响应速度。

在异步处理方面使用的策略是：线程池。

线程的创建和销毁也是需要消耗资源的，那既然这些操作都是频繁出现的，那就直接搞一两个线程帮我们后台处理就好了，需要直接拿来用，不要了就直接还就好了。