SpringBoot中使用Redis对接口进行限流的实现

目录

• 实现的思路
• 使用 Hash 存储接口的限流配置
• 使用普通kv，存储api的请求次数
• 使用SpringBoot实现
• RedisKeys
• ObjectRedisTemplate
• RedisConfigration
• RequestLimitConfig
• RequestLimitInterceptor
• Controller
• WebMvcConfigration
• 最后一些问题
• 怎么灵活的配置
• 针对指定的用户限流
• Restful 接口的问题

一个基于Redis实现的接口限流方案，先说要实现的功能

• 可以限制指定的接口，在一定时间内，只能被请求N次，超过次数就返回异常信息
• 可以通过配置文件，或者管理后台，动态的修改限流配置

实现的思路

使用 Hash 存储接口的限流配置

request_limit_config    "/api2" : {"limit": 10, "time": 1, "timeUnit": "SECONDS"}

hash中的key就是请求的uri路径，value是一个对象。通过3个属性，描述限制策略

• limit 最多请求次数
• time 时间
• timeUnit 时间单位

使用普通kv，存储api的请求次数

request_limit:/api  1

处理请求的时候，通过increment对该key进行 +1 操作，如果返回1，则表示是第一次请求，此时设置它的过期时间。为限制策略中定义时间限制信息。再通过命名的返回值，判断是否超出了限制。

increment 指令是线程安全的，不用担心并发的问题。

使用SpringBoot实现

创建SpringBoot工程，添加

spring-boot-starter-data-redis依赖，并且给出正确的配置。

这里不做工程的创建，配置，以及其他额外代码的演示，仅仅给出关键的代码。

RedisKeys

定义两个Key，限流用到的2个Key

public interface RedisKeys {
    /**
     * api的限制配置，hash key
     */
    String REQUEST_LIMIT_CONFIG = "request_limit_config";

    /**
     * api的请求的次数
     */
    String REQUEST_LIMIT = "request_limit";
}

ObjectRedisTemplate

为了提高hash value的序列化效率，自定义一个RedisTemplate的实现。使用jdk的序列化，而不是json。

import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;

public class ObjectRedisTemplate extends RedisTemplate<String, Object> {

}

RedisConfigration

把自定义的ObjectRedisTemplate配置到IOC

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.data.redis.connection.RedisConnectionFactory;
import org.springframework.data.redis.serializer.RedisSerializer;

import io.springboot.jwt.redis.ObjectRedisTemplate;

@Configuration
public class RedisConfiguration {
    @Bean
    public ObjectRedisTemplate objectRedisTemplate(@Autowired RedisConnectionFactory redisConnectionFactory) {

        ObjectRedisTemplate objectRedisTemplate = new ObjectRedisTemplate();
        objectRedisTemplate.setConnectionFactory(redisConnectionFactory);

        objectRedisTemplate.setKeySerializer(RedisSerializer.string());
        objectRedisTemplate.setValueSerializer(RedisSerializer.java());

        // hash的key使用String序列化
        objectRedisTemplate.setHashKeySerializer(RedisSerializer.string());
        // hash的value使用jdk的序列化
        objectRedisTemplate.setHashValueSerializer(RedisSerializer.java());
        return objectRedisTemplate;
    }
}

RequestLimitConfig

用于描述限制策略的对象。

import java.io.Serializable;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class RequestLimitConfig implements Serializable {

    /**
     *
     */
    private static final long serialVersionUID = 1101875328323558092L;

    // 最大请求次数
    private long limit;
    // 时间
    private long time;
    // 时间单位
    private TimeUnit timeUnit;
    public RequestLimitConfig() {
        super();
    }
    public RequestLimitConfig(long limit, long time, TimeUnit timeUnit) {
        super();
        this.limit = limit;
        this.time = time;
        this.timeUnit = timeUnit;
    }
    public long getLimit() {
        return limit;
    }
    public void setLimit(long limit) {
        this.limit = limit;
    }
    public long getTime() {
        return time;
    }
    public void setTime(long time) {
        this.time = time;
    }
    public TimeUnit getTimeUnit() {
        return timeUnit;
    }
    public void setTimeUnit(TimeUnit timeUnit) {
        this.timeUnit = timeUnit;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "RequestLimitConfig [limit=" + limit + ", time=" + time + ", timeUnit=" + timeUnit + "]";
    }
}

RequestLimitInterceptor

通过拦截器，来完成限流的实现。

import java.nio.charset.StandardCharsets;

import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;

import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.http.MediaType;
import org.springframework.util.StringUtils;
import org.springframework.web.servlet.handler.HandlerInterceptorAdapter;

import io.springboot.jwt.redis.ObjectRedisTemplate;
import io.springboot.jwt.redis.RedisKeys;
import io.springboot.jwt.web.RequestLimitConfig;

public class RequestLimitInterceptor extends HandlerInterceptorAdapter {

    private static final Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger(RequestLimitInterceptor.class);

    @Autowired
    private ObjectRedisTemplate objectRedisTemplate;

    @Override
    public boolean preHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler) throws Exception {

        /**
         * 获取到请求的URI
         */
        String contentPath = request.getContextPath();
        String uri = request.getRequestURI().toString();
        if (!StringUtils.isEmpty(contentPath) && !contentPath.equals("/")) {
            uri =  uri.substring(uri.indexOf(contentPath) + contentPath.length());
        }
        LOGGER.info("uri={}",  uri);

        /**
         * 尝试从hash中读取得到当前接口的限流配置
         */
        RequestLimitConfig requestLimitConfig = (RequestLimitConfig) this.objectRedisTemplate.opsForHash().get(RedisKeys.REQUEST_LIMIT_CONFIG, uri);
        if (requestLimitConfig == null) {
            LOGGER.info("该uri={}没有限流配置", uri);
            return true;
        }

        String limitKey = RedisKeys.REQUEST_LIMIT + ":" + uri;

        /**
         * 当前接口的访问次数 +1
         */
        long count = this.objectRedisTemplate.opsForValue().increment(limitKey);
        if (count == 1) {
            /**
             * 第一次请求，设置key的过期时间
             */
            this.objectRedisTemplate.expire(limitKey, requestLimitConfig.getTime(), requestLimitConfig.getTimeUnit());
            LOGGER.info("设置过期时间：time={}, timeUnit={}", requestLimitConfig.getTime(), requestLimitConfig.getTimeUnit());
        }

        LOGGER.info("请求限制。limit={}, count={}", requestLimitConfig.getLimit(), count);

        if (count > requestLimitConfig.getLimit()) {
            /**
             * 限定时间内，请求超出限制，响应客户端错误信息。
             */
            response.setContentType(MediaType.TEXT_PLAIN_VALUE);
            response.setCharacterEncoding(StandardCharsets.UTF_8.name());
            response.getWriter().write("服务器繁忙，稍后再试");
            return false;
        }
        return true;
    }
}

Controller

一个用于测试的接口类

import java.util.Collections;

import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

@RestController
@RequestMapping("/test")
public class TestController {

    @GetMapping
    public Object test () {
        return Collections.singletonMap("success", true);
    }
}

WebMvcConfigration

拦截器的配置

import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.web.servlet.config.annotation.InterceptorRegistry;
import org.springframework.web.servlet.config.annotation.WebMvcConfigurer;

import io.springboot.jwt.web.interceptor.RequestLimitInterceptor;

@Configuration
public class WebMvcConfiguration implements WebMvcConfigurer {

    @Override
    public void addInterceptors(InterceptorRegistry registry) {
        registry.addInterceptor(this.requestLimitInterceptor())
            .addPathPatterns("/test");
    }

    @Bean
    public RequestLimitInterceptor requestLimitInterceptor() {
        return new RequestLimitInterceptor();
    }
}

通过@Test测试，初始化一个限流配置

@Autowired
private ObjectRedisTemplate objectRedisTemplate;

@Test
public void test () {
    // 3秒内，只能请求2次
    RequestLimitConfig requestLimitConfig = new RequestLimitConfig(2, 3, TimeUnit.SECONDS);
    // 限制的uri是 /test
    this.objectRedisTemplate.opsForHash().put(RedisKeys.REQUEST_LIMIT_CONFIG, "/test", requestLimitConfig);
}

使用浏览器演示

最后一些问题

怎么灵活的配置

都写到这个份儿上了，如果熟悉Redis以及客户端，我想提供一个“限流管理”接口的并不是难事儿。

针对指定的用户限流

这里演示的方法是，针对接口的限流。有时候，也有一些特殊的需求，需要“针对不同”的用户来做限流。打个比方。针对A用户，允许有他1分钟请求20次接口，针对B用户，允许他1分钟请求10次接口。 这个其实也简单，只需要修改一下上面的两个限制key，在key中添加用户的唯一标识（例如：ID）

request_limit_config    "/api2:{userId}" : {"limit": 10, "time": 1, "timeUnit": "SECONDS"}

request_limit:{userId}:/api  1

在拦截器中获取到用户的ID，加上用户ID进行检索和判断，就可以完成针对用户的限流。

Restful 接口的问题

@GetMapping("/user/{id}")  // restful的检索接口，往往把ID信息放在了URI中

这就会导致上面的代码有问题，因为这里采用的是根据URI来完成的限流操作。检索不同ID的用户，会导致URI不同。 解决办法我认为也很简单。那就不要使用URI，可以通过 自定义注解，方式，不同的接口，定义不同的唯一标识。在拦截器中获取到注解，读取到唯一的编码，代替原来的URI，即可。

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