Java实现分布式系统限流

为何使用分布式系统限流：

在分布式环境中，我们的系统都是集群化部署，那么使用了单机版的限流策略，比如我们对某一个接口的限流方案是每秒钟最多10次请求，那么因为各个实例都会自己维护一份请求次数，所以真实每秒的请求数是：
节点数 * 每秒最多请求数，这样的话就超出了我们的预期；

分布式限流解决方案：

● 可以基于redis，做分布式限流
● 可以基于nginx做分布式限流
● 可以使用阿里开源的 sentinel 中间件

本次介绍使用 redis 做分布式限流

实现思路：

设计思路：假设一个用户（用IP判断）每分钟访问某一个服务接口的次数不能超过10次，那么我们可以在Redis中根据该用户IP创建一个键，并此时我们就设置这个键的过期时间为60秒，当用户请求到来的时候，先去redis中根据用户ip获取这个用户当前分钟请求了多少次，如果获取不到，则说明这个用户当前分钟第一次访问，就创建这个健，并+1，如果获取到了就判断当前有没有超过我们限制的次数，如果到了我们限制的次数则禁止访问。

使用技术：使用redis提供的：incr命令 实现

先引入redis的依赖：

<dependency>
            <groupId>redis.clients</groupId>
            <artifactId>jedis</artifactId>
            <version>2.9.0</version>
        </dependency>

        <dependency>
            <groupId>com.alibaba</groupId>
            <artifactId>fastjson</artifactId>
            <version>1.2.70</version>
</dependency>

redis配置类：

package org.xhs.redis;

import redis.clients.jedis.Jedis;
import redis.clients.jedis.JedisPool;
import redis.clients.jedis.JedisPoolConfig;

/**
 * @Author: hu.chen
 * @Description:
 **/
public class RedisConfig {

    // 服务器IP地址
    private static String ADDR = "127.0.0.1";
    // 端口
    private static int PORT = 6379;
    // 密码
    private static String AUTH = null;
    // 连接实例的最大连接数
    private static int MAX_ACTIVE = 1024;
    // 控制一个pool最多有多少个状态为idle(空闲的)的jedis实例，默认值也是8。
    private static int MAX_IDLE = 200;
    // 等待可用连接的最大时间，单位毫秒，默认值为-1，表示永不超时。如果超过等待时间，则直接抛出JedisConnectionException
    private static int MAX_WAIT = 10000;
    // 连接超时的时间
    private static int TIMEOUT = 10000;
    // 在borrow一个jedis实例时，是否提前进行validate操作；如果为true，则得到的jedis实例均是可用的；
    private static boolean TEST_ON_BORROW = true;

        private static JedisPool jedisPool = null;
    // 数据库模式是16个数据库 0~15
    public static final int DEFAULT_DATABASE = 0;

    /**
     * 初始化Redis连接池
     */

    static {

        try {

            JedisPoolConfig config = new JedisPoolConfig();
            config.setMaxTotal(MAX_ACTIVE);
            config.setMaxIdle(MAX_IDLE);
            config.setMaxWaitMillis(MAX_WAIT);
            config.setTestOnBorrow(TEST_ON_BORROW);
            jedisPool = new JedisPool(config, ADDR, PORT, TIMEOUT, AUTH, DEFAULT_DATABASE);

        } catch (Exception e) {

            e.printStackTrace();
        }
    }

    /**
     * 获取Jedis实例
     */
    public static Jedis getJedis() {
        try {

            if (jedisPool != null) {
                Jedis resource = jedisPool.getResource();
                return resource;
            } else {
                return null;
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            return null;
        }

    }

}

redis工具类：

package org.xhs.redis;

import redis.clients.jedis.Jedis;

/**
 * @Author: hu.chen
 * @Description:
 * @DateTime: 2022/1/21 1:06 PM
 **/
public class RedisUtils {

    /**
     * 将指定的key递增1（可用于乐观锁）
     *
     * @param key
     * @return
     */
    public static Long incr(final String key) {

        Jedis jedis = RedisConfig.getJedis();
        Long  incr = jedis.incr(key);

        returnJedis(jedis);
        return incr;
    }

    /**
     * 给指定key设置过期时间
     *
     * @param key
     * @param seconds
     * @author ruan 2013-4-11
     */
    public static void expire(String key, int seconds) {
        if (seconds <= 0) {
            return;
        }
        Jedis jedis = RedisConfig.getJedis();
        jedis.expire(key, seconds);
        // 将连接还回连接池
        returnJedis(jedis);
    }

    /**
     * 回收jedis
     *
     * @param jedis
     */
    private static void returnJedis(Jedis jedis) {
        if (jedis != null) {
            jedis.close();
        }
    }
}

实现：

package org.xhs.redis;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

/**
 * @Author: hu.chen
 * @Description:
 **/
public class TestRedis {
    /**
     * 超时时间（单位秒）
     */
    private static int TIMEOUT = 30;

    /**
     * 每分钟的请求次数限制
     */
    private static int COUNT = 10;

    public static void main(String[] args) {

        List<UserRequest> tasks = new ArrayList();
        // 准备工作，先初始化 10个线程（用户），这10个用户同时访问一个接口
        for (int i = 1; i <= 12; i++) {
            String ip = "127.0.0." + i;
            String userName = "chenhu_";
            String interfaceName = "user/find_" + i;
            tasks.add(new UserRequest(ip, userName, interfaceName));
        }

        for (UserRequest request : tasks) {
            // 以用户名为键
            if (isAccess(request.getUserName(), COUNT)) {
                System.err.println("用户："+request.getUserName()+" 当前时间访问次数还未达到上限，可以访问");
            } else {
                System.err.println("当前时间访问失败，"+request.getUserName()+"无法获取令牌");
            }

        }
    }

    /**
     * 是否可以访问
     *
     * @return
     */
    private static boolean isAccess(String userName, long count) {
        Long incr = RedisUtils.incr(userName);
        if (incr == 1) {
            RedisUtils.expire(userName, TIMEOUT);
        }
        if (count < incr) {
            return false;
        }
        return true;
    }

    /**
     * 实体对象
     */
    private static class UserRequest {
        /**
         * 请求用户ip
         */
        private String ip;
        /**
         * 用户名
         */
        private String userName;
        /**
         * 请求的接口名
         */
        private String interfaceName;

        public UserRequest(String ip, String userName, String interfaceName) {
            this.ip = ip;
            this.userName = userName;
            this.interfaceName = interfaceName;
        }

        public String getIp() {return ip;}

        public String getUserName() { return userName;}

        public String getInterfaceName() {return interfaceName;}
    }
}

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持我们。