详解利用redis + lua解决抢红包高并发的问题
抢红包的需求分析
抢红包的场景有点像秒杀，但是要比秒杀简单点。
因为秒杀通常要和库存相关。而抢红包则可以允许有些红包没有被抢到，因为发红包的人不会有损失，没抢完的钱再退回给发红包的人即可。
另外像小米这样的抢购也要比淘宝的要简单，也是因为像小米这样是一个公司的，如果有少量没有抢到，则下次再抢，人工修复下数据是很简单的事。而像淘宝这么多商品，要是每一个都存在着修复数据的风险，那如果出故障了则很麻烦。
基于redis的抢红包方案
下面介绍一种基于Redis的抢红包方案。
把原始的红包称为大红包，拆分后的红包称为小红包。
1.小红包预先生成，插到数据库里，红包对应的用户ID是null。生成算法见另一篇文章：https://www.nhooo.com/article/98620.htm
2.每个大红包对应两个redis队列，一个是未消费红包队列，另一个是已消费红包队列。开始时，把未抢的小红包全放到未消费红包队列里。
未消费红包队列里是json字符串，如{userId:'789',money:'300'}。
3.在redis中用一个map来过滤已抢到红包的用户。
4.抢红包时，先判断用户是否抢过红包，如果没有，则从未消费红包队列中取出一个小红包，再push到另一个已消费队列中，最后把用户ID放入去重的map中。
5.用一个单线程批量把已消费队列里的红包取出来，再批量update红包的用户ID到数据库里。
上面的流程是很清楚的，但是在第4步时，如果是用户快速点了两次，或者开了两个浏览器来抢红包，会不会有可能用户抢到了两个红包？
为了解决这个问题，采用了lua脚本方式，让第4步整个过程是原子性地执行。
下面是在redis上执行的Lua脚本：
--函数：尝试获得红包，如果成功，则返回json字符串，如果不成功，则返回空
--参数：红包队列名，已消费的队列名，去重的Map名，用户ID
--返回值：nil或者json字符串，包含用户ID：userId，红包ID：id，红包金额：money
--如果用户已抢过红包，则返回nil
ifrediscall('hexists',KEYS[3],KEYS[4])~=0then
returnnil
else
--先取出一个小红包
localhongBao=rediscall('rpop',KEYS[1]);
ifhongBaothen
localx=cjsondecode(hongBao);
--加入用户ID信息
x['userId']=KEYS[4];
localre=cjsonencode(x);
--把用户ID放到去重的set里
rediscall('hset',KEYS[3],KEYS[4],KEYS[4]);
--把红包放到已消费队列里
rediscall('lpush',KEYS[2],re);
returnre;
end
end
returnnil
下面是测试代码：
publicclassTestEval{
staticStringhost="localhost";
staticinthonBaoCount=1_0_0000;
staticintthreadCount=20;
staticStringhongBaoList="hongBaoList";
staticStringhongBaoConsumedList="hongBaoConsumedList";
staticStringhongBaoConsumedMap="hongBaoConsumedMap";
staticRandomrandom=newRandom();
//--函数：尝试获得红包，如果成功，则返回json字符串，如果不成功，则返回空
//--参数：红包队列名，已消费的队列名，去重的Map名，用户ID
//--返回值：nil或者json字符串，包含用户ID：userId，红包ID：id，红包金额：money
staticStringtryGetHongBaoScript=
//"localbConsumed=rediscall('hexists',KEYS[3],KEYS[4]);\n"
//+"print('bConsumed:',bConsumed);\n"
"ifrediscall('hexists',KEYS[3],KEYS[4])~=0then\n"
+"returnnil\n"
+"else\n"
+"localhongBao=rediscall('rpop',KEYS[1]);\n"
//+"print('hongBao:',hongBao);\n"
+"ifhongBaothen\n"
+"localx=cjsondecode(hongBao);\n"
+"x['userId']=KEYS[4];\n"
+"localre=cjsonencode(x);\n"
+"rediscall('hset',KEYS[3],KEYS[4],KEYS[4]);\n"
+"rediscall('lpush',KEYS[2],re);\n"
+"returnre;\n"
+"end\n"
+"end\n"
+"returnnil";
staticStopWatchwatch=newStopWatch();
publicstaticvoidmain(String[]args)throwsInterruptedException{
//testEval();
generateTestData();
testTryGetHongBao();
}
staticpublicvoidgenerateTestData()throwsInterruptedException{
Jedisjedis=newJedis(host);
jedisflushAll();
finalCountDownLatchlatch=newCountDownLatch(threadCount);
for(inti=0;i<threadCount;++i){
finalinttemp=i;
Threadthread=newThread(){
publicvoidrun(){
Jedisjedis=newJedis(host);
intper=honBaoCount/threadCount;
JSONObjectobject=newJSONObject();
for(intj=temp*per;j<(temp+1)*per;j++){
objectput("id",j);
objectput("money",j);
jedislpush(hongBaoList,objecttoJSONString());
}
latchcountDown();
}
};
threadstart();
}
latchawait();
}
staticpublicvoidtestTryGetHongBao()throwsInterruptedException{
finalCountDownLatchlatch=newCountDownLatch(threadCount);
Systemerrprintln("start:"+SystemcurrentTimeMillis()/1000);
watchstart();
for(inti=0;i<threadCount;++i){
finalinttemp=i;
Threadthread=newThread(){
publicvoidrun(){
Jedisjedis=newJedis(host);
Stringsha=jedisscriptLoad(tryGetHongBaoScript);
intj=honBaoCount/threadCount*temp;
while(true){
Objectobject=jediseval(tryGetHongBaoScript,4,hongBaoList,hongBaoConsumedList,hongBaoConsumedMap,""+j);
j++;
if(object!=null){
//Systemoutprintln("gethongBao:"+object);
}else{
//已经取完了
if(jedisllen(hongBaoList)==0)
break;
}
}
latchcountDown();
}
};
threadstart();
}
latchawait();
watchstop();
Systemerrprintln("time:"+watchgetTotalTimeSeconds());
Systemerrprintln("speed:"+honBaoCount/watchgetTotalTimeSeconds());
Systemerrprintln("end:"+SystemcurrentTimeMillis()/1000);
}
}
测试结果20个线程，每秒可以抢2.5万个，足以应付绝大部分的抢红包场景。
如果是真的应付不了，拆分到几个redis集群里，或者改为批量抢红包，也足够应付。
总结：
redis的抢红包方案，虽然在极端情况下（即redis挂掉）会丢失一秒的数据，但是却是一个扩展性很强，足以应付高并发的抢红包方案。
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