基于Redis的限流实现方案

1、基于Redis的分布式锁setnx操作

在使用redis的分布式锁的时候，使用setnx语句给每一个线程设置一个唯一NX值，setnx命令里面当key不存在的时候，线程获取到新的锁，当key存在的时候，新的线程拿不到锁，只能等上一个线程的锁过期释放key。

限流的主要目的就是为了在单位时间内，有且仅有指定数量的请求能够访问程序，可以通过给分布式锁的setnx指令，当请求访问时，在请求访问的时候，给指定的key设置过期时间，就可以实现在单位时间内，限制访问请求的数量。

这么做法的弊端有很多的，比如当key的过期时间一过，但是任务还没有完成，下一个请求获取了锁，这样或造成线程安全问题。

2、基于redis的数据结构zset(有序集合）

创建一个有序结合，当每一个请求访问的时候，有序集合中的score可以用当时的时间戳表示，value需要保持唯一，可以使用雪花id或者UUID来生成，获取单位i时间内的集合的数据量，集合中的数量达到设定访问最大量，则拒绝后面所有的访问请求，没有达到则可以继续访问


public class LimitTest {
    @Autowired
    StringRedisTemplate stringRedisTemplate;


    public String redisLimitFlow() {
        //获取当前时间
        Long currentTime = new Date().getTime();
       //判断redis中key是否存在
        if (stringRedisTemplate.hasKey("limit")) {
            //获取单位时间内zset中的数据数量长度，intervalTime是限流的单位时间 
            Integer count = stringRedisTemplate.opsForZSet().rangeByScore("limit", currentTime - intervalTime, currentTime).size();        
            System.out.println(count);
            if (count != null && count > 50) {
                return "每分钟最多只能访问50次";
            }
        }
        stringRedisTemplate.opsForZSet().add("limit", UUID.randomUUID().toString(), currentTime);
        return "访问成功";
    }
}

3、基于redis的令牌桶算法

redis的令牌桶算法中系统以恒定的速度生成令牌，并将令牌放入redis当中，给列表设定一个长度，当redis中的令牌数量达到一定数量后，后面生成的令牌就会丢弃，反之则添加。而每次请求进入时，必须从令牌桶中获取一个令牌，请求如果没有获取到令牌则被限流拒绝。

实现令牌桶算法可以使用 Google 开源的 guava 包，很方便的实现令牌桶算法，首先在 pom.xml 添加 guava 引用，配置如下：

<dependency>
    <groupId>com.google.guava</groupId>
    <artifactId>guava</artifactId>
    <version>28.2-jre</version>
</dependency>

具体实现代码如下：

import com.google.common.util.concurrent.RateLimiter;

import java.time.Instant;

/**
 * Guava 实现限流
 */
public class RateLimiterExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 每秒产生 10 个令牌（每 100 ms 产生一个）
        RateLimiter rt = RateLimiter.create(10);
        for (int i = 0; i < 11; i++) {
            new Thread(() -> {
                // 获取 1 个令牌
                rt.acquire();
                System.out.println("正常执行方法，ts:" + Instant.now());
            }).start();
        }
    }
}

参考文档：

6 种限流实现方案，人人都能看的懂！(纯干货) - 知乎 (zhihu.com)

Redis 实现限流的三种方式-阿里云开发者社区 (aliyun.com)