Redis实现资产巡检扫描

前言
一、需求一：限制扫描次数
- 1.1 业务分析
- 1.2 代码实现
二、需求二：限制同一个位置同一时间只能有一个人扫描
- 1.1 业务分析
- 1.2 伪代码实现
- 1.3 具体代码实现
- 1.4 调用API
总结

前言

最近小编在公司遇到这么一个需求，现在分享出来给大家一起讨论，用户需求：对设备资产巡检扫描做一个次数限制，就比如我们保安巡逻，每天固定巡逻几次，不能超出限制，还有很多列子，比如一个API接口限制请求次数，大概业务逻辑就是这样。

一、需求一：限制扫描次数

首先Redis的环境准备，这里小编不再多说，随便找我CSDN的博客，SpringBoot整合Redis的文章很多，都是基础功，我们是用RedisTemplate的方式来实现我们的这个需求。

1.1 业务分析

代码都是建立在需求上面的，所以我们再工作中，每个任务，每个功能都要先分析需求，再去实现具体过程，小编的思路经常都是这样，不会盲目的去写代码，至少你写的代码，不会全部是废弃的代码，而是不断的改进，这样的代码才是好的代码，因为可能今天这个接口的场景适用，明天就需要加入新的参数、新的业务逻辑等等，所以循循渐进才是代码之道。

我的分析：使用Redis的自增模式（计数器）来统计扫描次数，并限制请求次数。

计数器：是Redis 的原子性自增操作可实现的最直观的模式了，它的想法相当简单：每当某个操作发生时，向 Redis 发送一个 INCR 命令。

1.2 代码实现

使用Redis的计数器，就是INCR 命令实现统计扫描次数，假设这里5分钟之内扫描3次，当大于三次的时候，我们就给用户反馈，请5分钟后再来扫描，当然这里的5分钟，你也可以看做是5小时、5个周、5个月、5年后。

核心代码：

// 计数器 + 1 操作
redisTemplate.opsForValue().increment(key);
// 设置第一次扫描开始的过期时间
redisTemplate.expire(key,60 * 5,TimeUnit.SECONDS);

具体代码

@PostMapping("/test1/{id}/{key}")
public JSONObject test1(@PathVariable String id, @PathVariable String key){JSONObject jsonObject = new JSONObject();// 统计次数Long increment = 0L;Object time = redisTemplate.opsForValue().get(key);// 第一次扫描的时候，Redis没有值if(time == null){// 计数器 +1 操作increment = redisTemplate.opsForValue().increment(key);// 设置5分钟过期时间redisTemplate.expire(key,60 * 5,TimeUnit.SECONDS);jsonObject.put("code",2000);jsonObject.put("msg","扫描成功");return jsonObject;}else {// 不是第一次扫描Integer count = (Integer) time;System.out.println("count->>>"+count);// 是否大于3次if(count < 3){// 小于3次，每次计数器 +1 操作increment = redisTemplate.opsForValue().increment(key);jsonObject.put("code",2000);jsonObject.put("msg","扫描成功");return jsonObject;}else {// 否则5分钟内超出三次jsonObject.put("code",5000);jsonObject.put("msg","API调用限制3次");return jsonObject;}}
}

调用接口分析

这里我们不同的用户对同一个资产进行扫描，但是每个资产在5分钟之内最多只能扫描3次。

这里资产设备FAC-1被用户1开启了第一次扫描：

下面我们继续扫描，随便用用户2、或者用户3去扫描，当我们调用了三次请求之后：

可以看到我们扫描的次数到达限制，一旦到达3次以后，就不再往Redis的计数器里面写入了，立即给用户提示，五分钟后再来扫描，这里我们是针对资产设备来做的key，并不是针对具体的哪个人只能扫描几次，只是针对这个资产设备允许被扫描的最大的次数，ok到这里结束了，这个需求搞定，好像没多大问题。

二、需求二：限制同一个位置同一时间只能有一个人扫描

1.1 业务分析

针对上面的限制请求次数，已经搞定了，为什么还有下面加锁的步骤呢？

我的分析：如果同一个设备同一个时间同时被两个不同的人扫描了，怎么办？所以这个时候就引入Redis的锁，可以帮助我们解决这个问题。

Redis 锁主要利用 Redis 的 setnx 命令。

加锁命令：SETNX key value，当键不存在时，对键进行设置操作并返回成功，否则返回失败。KEY 是锁的唯一标识，一般按业务来决定命名。
解锁命令：DEL key，通过删除键值对释放锁，以便其他线程可以通过 SETNX 命令来获取锁。
锁超时：EXPIRE key timeout, 设置 key 的超时时间，以保证即使锁没有被显式释放，锁也可以在一定时间后自动释放，避免资源被永远锁住。

1.2 伪代码实现

下面我们先来分析伪代码：

public void lock(){try {// 设置自动释放锁时间Boolean flag = redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent("lock", "value", Duration.ofSeconds(10));if (flag){// 获取锁成功// TODO 执行业务逻辑}else {//获取锁失败// TODO 快速失败,响应给客户端}}finally {// 最后一定要释放锁，以免造成死锁redisTemplate.delete("key");}
}

上述锁实现方式需要思考一些问题：

为什么锁要设置超时时间？

如果 setIfAbsent 成功，服务器挂掉、重启或网络问题等，锁没有设置超时时间变成死锁。

为什么释放锁？

一定记得在finally 块释放锁，以免造成死锁。

为什么要设置锁的value？

同一个key,被不同的人访问，锁是同一个无法区分当前锁住的对象，需要标识。

锁误解除了？

假设：用户A、B两个线程来尝试给lock加锁，用户A线程执行setIfAbsent先拿到锁（假如锁10秒后过期），用户B线程就在等待尝试获取锁，到这一步是没有问题的。继续往下执行，如果此时业务逻辑比较耗时，执行时间已经超过redis锁过期时间，这时用户A的线程的锁自动释放（删除key），用户B线程检测到lock这个key不存在，执行setIfAbsent命令也拿到了锁。但是，此时A线程执行完业务逻辑之后，还是会去释放锁（删除key），这就导致用户B线程的锁被用户A线程给释放了。

到这里我们只需要解决最后一个问题即可，锁误解除，遇到这样的场景怎么做呢？

设置不同的value来保证锁的唯一性。

1.3 具体代码实现

使用用户id和资产设备号来做Redis锁的key，这样就能保证锁的唯一性。

// 加锁，防止同时扫描
String LOCK_KEY = "lock";
// id->>>用户id  key->>>资产设备号
String LOCK_VALUE = id + key;// 假设设置30秒自动释放锁
Boolean b = redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(LOCK_KEY, LOCK_VALUE, Duration.ofSeconds(30));//释放锁
if (LOCK_VALUE.equals(redisTemplate.opsForValue().get(LOCK_KEY))){redisTemplate.delete(LOCK_KEY);
}

完整代码如下

@PostMapping("/test2/{id}/{key}")
public JSONObject incr(@PathVariable String id,@PathVariable String key) throws InterruptedException {JSONObject jsonObject = new JSONObject();// 加锁，防止同时扫描String LOCK_KEY = "lock";// id->>>用户id  key->>>资产设备号String LOCK_VALUE = id + key;try {// 假设设置30秒自动释放锁Boolean b = redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(LOCK_KEY, LOCK_VALUE, Duration.ofSeconds(30));if (b){//获取锁成功//执行业务逻辑// 模拟业务超时Thread.sleep(20000);// 计数器keyString idKey = key;Long increment = 0L;Object time = redisTemplate.opsForValue().get(idKey);if(time == null){increment = redisTemplate.opsForValue().increment(idKey);redisTemplate.expire(idKey,60*5,TimeUnit.SECONDS);jsonObject.put("code",2000);jsonObject.put("msg","扫描成功");return jsonObject;}else {Integer count = (Integer) time;System.out.println("count->>>"+count);if(count < 3){increment = redisTemplate.opsForValue().increment(idKey);jsonObject.put("code",2000);jsonObject.put("msg","扫描成功");return jsonObject;}else {jsonObject.put("code",5000);jsonObject.put("msg","API调用限制3次");return jsonObject;}}}else {//获取锁失败//快速失败,响应给客户端jsonObject.put("code",5001);jsonObject.put("msg","当前设备扫描中!");return jsonObject;}}finally {//释放锁if (LOCK_VALUE.equals(redisTemplate.opsForValue().get(LOCK_KEY))){redisTemplate.delete(LOCK_KEY);}}}

这里我们来模拟业务超时，假设业务超时，其他线程需要获取锁，就需要等待：

// 模拟业务超时 睡眠20秒钟
Thread.sleep(20000);

1.4 调用API

先模拟A用户扫描资产设备DT1，并且另外一个用户B也去扫描DT1，这里可以写多线程模拟，同时请求接口，为了方便测试，我们使用休眠时间来模拟，也是一样的效果，当然测试并发的工具也很多，小编的文章中也有说到过，大家可自行尝试。

用户1扫描中，睡眠20秒中，此时用户2去扫描设备获取锁。

当扫描到达3次以后，限制请求：

ok，结束！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！

总结

上面需要注意的是锁的超时时间设置，需要把握好，比如业务超时，业务执行时间大于了锁的超时时间，通俗的来说就是：锁过期了，业务还没执行完（针对业务逻辑复杂，消耗时长较大的情况），这种情况又怎么解决呢？后面我们会继续来探讨这个问题。

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