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Redis中的String類型及使用Redis解決訂單秒殺超賣問題

本系列將和大家分享Redis分布式緩存，本章主要簡單介紹下Redis中的String類型，以及如何使用Redis解決訂單秒殺超賣問題。

Redis中5種數據結構之String類型：key-value的緩存，支持過期，value不超過512M。

Redis是單線程的，比如SetAll AppendToValue GetValues GetAndSetValue IncrementValue IncrementValueBy等等，這些看上去像是組合命令，但實際上是一個具體的命令，是一個原子性的命令，不可能出現中間狀態，可以應對一些并發情況。下面我們直接通過代碼來看下具體使用。

首先來看下Demo的項目結構：

此處推薦使用的是ServiceStack包，雖然它是收費的，有1小時3600次請求限制，但是它是開源的，可以將它的源碼下載下來破解后使用，網上應該有挺多相關資料，有興趣的可以去了解一波。

一、Redis中與String類型相關的API

首先先來看下Redis客戶端的初始化工作：

using System;

namespace TianYa.Redis.Init
{
 /// summary>
 /// redis配置文件信息
 /// 也可以放到配置文件去
 /// /summary>
 public sealed class RedisConfigInfo
 {
  /// summary>
  /// 可寫的Redis鏈接地址
  /// format：ip1,ip2
  /// 
  /// 默認6379端口
  /// /summary>
  public string WriteServerList = "127.0.0.1:6379";

  /// summary>
  /// 可讀的Redis鏈接地址
  /// format：ip1,ip2
  /// 
  /// 默認6379端口
  /// /summary>
  public string ReadServerList = "127.0.0.1:6379";

  /// summary>
  /// 最大寫鏈接數
  /// /summary>
  public int MaxWritePoolSize = 60;

  /// summary>
  /// 最大讀鏈接數
  /// /summary>
  public int MaxReadPoolSize = 60;

  /// summary>
  /// 本地緩存到期時間，單位：秒
  /// /summary>
  public int LocalCacheTime = 180;

  /// summary>
  /// 自動重啟
  /// /summary>
  public bool AutoStart = true;

  /// summary>
  /// 是否記錄日志，該設置僅用于排查redis運行時出現的問題，
  /// 如redis工作正常，請關閉該項
  /// /summary>
  public bool RecordeLog = false;
 }
}

using ServiceStack.Redis;

namespace TianYa.Redis.Init
{
 /// summary>
 /// Redis管理中心
 /// /summary>
 public class RedisManager
 {
  /// summary>
  /// Redis配置文件信息
  /// /summary>
  private static RedisConfigInfo _redisConfigInfo = new RedisConfigInfo();

  /// summary>
  /// Redis客戶端池化管理
  /// /summary>
  private static PooledRedisClientManager _prcManager;

  /// summary>
  /// 靜態構造方法，初始化鏈接池管理對象
  /// /summary>
  static RedisManager()
  {
   CreateManager();
  }

  /// summary>
  /// 創建鏈接池管理對象
  /// /summary>
  private static void CreateManager()
  {
   string[] writeServerConStr = _redisConfigInfo.WriteServerList.Split(',');
   string[] readServerConStr = _redisConfigInfo.ReadServerList.Split(',');
   _prcManager = new PooledRedisClientManager(readServerConStr, writeServerConStr,
    new RedisClientManagerConfig
    {
     MaxWritePoolSize = _redisConfigInfo.MaxWritePoolSize,
     MaxReadPoolSize = _redisConfigInfo.MaxReadPoolSize,
     AutoStart = _redisConfigInfo.AutoStart,
    });
  }

  /// summary>
  /// 客戶端緩存操作對象
  /// /summary>
  public static IRedisClient GetClient()
  {
   return _prcManager.GetClient();
  }
 }
}

using System;
using TianYa.Redis.Init;
using ServiceStack.Redis;

namespace TianYa.Redis.Service
{
 /// summary>
 /// redis操作的基類
 /// /summary>
 public abstract class RedisBase : IDisposable
 {
  /// summary>
  /// Redis客戶端
  /// /summary>
  protected IRedisClient _redisClient { get; private set; }

  /// summary>
  /// 構造函數
  /// /summary>
  public RedisBase()
  {
   this._redisClient = RedisManager.GetClient();
  }

  private bool _disposed = false;
  protected virtual void Dispose(bool disposing)
  {
   if (!this._disposed)
   {
    if (disposing)
    {
     _redisClient.Dispose();
     _redisClient = null;
    }
   }

   this._disposed = true;
  }

  public void Dispose()
  {
   Dispose(true);
   GC.SuppressFinalize(this);
  }

  /// summary>
  /// Redis事務處理示例
  /// /summary>
  public void Transcation()
  {
   using (IRedisTransaction irt = this._redisClient.CreateTransaction())
   {
    try
    {
     irt.QueueCommand(r => r.Set("key", 20));
     irt.QueueCommand(r => r.Increment("key", 1));
     irt.Commit(); //事務提交
    }
    catch (Exception ex)
    {
     irt.Rollback(); //事務回滾
     throw ex;
    }
   }
  }

  /// summary>
  /// 清除全部數據 請小心
  /// /summary>
  public virtual void FlushAll()
  {
   _redisClient.FlushAll();
  }

  /// summary>
  /// 保存數據DB文件到硬盤
  /// /summary>
  public void Save()
  {
   _redisClient.Save(); //阻塞式Save
  }

  /// summary>
  /// 異步保存數據DB文件到硬盤
  /// /summary>
  public void SaveAsync()
  {
   _redisClient.SaveAsync(); //異步Save
  }
 }
}

下面直接給大家Show一波Redis中與String類型相關的API：

using System;
using System.Collections.Generic;

namespace TianYa.Redis.Service
{
 /// summary>
 /// key-value 鍵值對 value可以是序列化的數據 （字符串）
 /// /summary>
 public class RedisStringService : RedisBase
 {
  #region 賦值

  /// summary>
  /// 設置永久緩存
  /// /summary>
  /// param name="key">存儲的鍵/param>
  /// param name="value">存儲的值/param>
  /// returns>/returns>
  public bool Set(string key, string value)
  {
   return base._redisClient.Set(key, value);
  }

  /// summary>
  /// 設置永久緩存
  /// /summary>
  /// param name="key">存儲的鍵/param>
  /// param name="value">存儲的值/param>
  /// returns>/returns>
  public bool SetT>(string key, T value)
  {
   return base._redisClient.SetT>(key, value);
  }

  /// summary>
  /// 帶有過期時間的緩存
  /// /summary>
  /// param name="key">存儲的鍵/param>
  /// param name="value">存儲的值/param>
  /// param name="expireTime">過期時間/param>
  /// returns>/returns>
  public bool Set(string key, string value, DateTime expireTime)
  {
   return base._redisClient.Set(key, value, expireTime);
  }

  /// summary>
  /// 帶有過期時間的緩存
  /// /summary>
  /// param name="key">存儲的鍵/param>
  /// param name="value">存儲的值/param>
  /// param name="expireTime">過期時間/param>
  /// returns>/returns>
  public bool SetT>(string key, T value, DateTime expireTime)
  {
   return base._redisClient.SetT>(key, value, expireTime);
  }

  /// summary>
  /// 帶有過期時間的緩存
  /// /summary>
  /// param name="key">存儲的鍵/param>
  /// param name="value">存儲的值/param>
  /// param name="expireTime">過期時間/param>
  /// returns>/returns>
  public bool SetT>(string key, T value, TimeSpan expireTime)
  {
   return base._redisClient.SetT>(key, value, expireTime);
  }

  /// summary>
  /// 設置多個key/value
  /// /summary>
  public void SetAll(Dictionarystring, string> dic)
  {
   base._redisClient.SetAll(dic);
  }

  #endregion 賦值

  #region 追加

  /// summary>
  /// 在原有key的value值之后追加value，沒有就新增一項
  /// /summary>
  public long AppendToValue(string key, string value)
  {
   return base._redisClient.AppendToValue(key, value);
  }

  #endregion 追加

  #region 獲取值

  /// summary>
  /// 讀取緩存
  /// /summary>
  /// param name="key">存儲的鍵/param>
  /// returns>/returns>
  public string Get(string key)
  {
   return base._redisClient.GetValue(key);
  }

  /// summary>
  /// 讀取緩存
  /// /summary>
  /// param name="key">存儲的鍵/param>
  /// returns>/returns>
  public T GetT>(string key)
  {
   return
    _redisClient.ContainsKey(key)
    ? _redisClient.GetT>(key)
    : default;
  }

  /// summary>
  /// 獲取多個key的value值
  /// /summary>
  /// param name="keys">存儲的鍵集合/param>
  /// returns>/returns>
  public Liststring> Get(Liststring> keys)
  {
   return base._redisClient.GetValues(keys);
  }

  /// summary>
  /// 獲取多個key的value值
  /// /summary>
  /// param name="keys">存儲的鍵集合/param>
  /// returns>/returns>
  public ListT> GetT>(Liststring> keys)
  {
   return base._redisClient.GetValuesT>(keys);
  }

  #endregion 獲取值

  #region 獲取舊值賦上新值

  /// summary>
  /// 獲取舊值賦上新值
  /// /summary>
  /// param name="key">存儲的鍵/param>
  /// param name="value">存儲的值/param>
  /// returns>/returns>
  public string GetAndSetValue(string key, string value)
  {
   return base._redisClient.GetAndSetValue(key, value);
  }

  #endregion 獲取舊值賦上新值

  #region 移除緩存

  /// summary>
  /// 移除緩存
  /// /summary>
  /// param name="key">存儲的鍵/param>
  /// returns>/returns>
  public bool Remove(string key)
  {
   return _redisClient.Remove(key);
  }

  /// summary>
  /// 移除多個緩存
  /// /summary>
  /// param name="keys">存儲的鍵集合/param>
  public void RemoveAll(Liststring> keys)
  {
   _redisClient.RemoveAll(keys);
  }

  #endregion 移除緩存

  #region 輔助方法

  /// summary>
  /// 是否存在緩存
  /// /summary>
  /// param name="key">存儲的鍵/param>
  /// returns>/returns>
  public bool ContainsKey(string key)
  {
   return _redisClient.ContainsKey(key);
  }

  /// summary>
  /// 獲取值的長度
  /// /summary>
  /// param name="key">存儲的鍵/param>
  /// returns>/returns>
  public long GetStringCount(string key)
  {
   return base._redisClient.GetStringCount(key);
  }

  /// summary>
  /// 自增1，返回自增后的值
  /// /summary>
  /// param name="key">存儲的鍵/param>
  /// returns>/returns>
  public long IncrementValue(string key)
  {
   return base._redisClient.IncrementValue(key);
  }

  /// summary>
  /// 自增count，返回自增后的值
  /// /summary>
  /// param name="key">存儲的鍵/param>
  /// param name="count">自增量/param>
  /// returns>/returns>
  public long IncrementValueBy(string key, int count)
  {
   return base._redisClient.IncrementValueBy(key, count);
  }

  /// summary>
  /// 自減1，返回自減后的值
  /// /summary>
  /// param name="key">存儲的鍵/param>
  /// returns>/returns>
  public long DecrementValue(string key)
  {
   return base._redisClient.DecrementValue(key);
  }

  /// summary>
  /// 自減count，返回自減后的值
  /// /summary>
  /// param name="key">存儲的鍵/param>
  /// param name="count">自減量/param>
  /// returns>/returns>
  public long DecrementValueBy(string key, int count)
  {
   return base._redisClient.DecrementValueBy(key, count);
  }

  #endregion 輔助方法
 }
}

測試如下：

using System;

namespace MyRedis
{
 /// summary>
 /// 學生類
 /// /summary>
 public class Student
 {
  public int Id { get; set; }
  public string Name { get; set; }
  public string Remark { get; set; }
  public string Description { get; set; }
 }
}

using System;
using System.Collections.Generic;
using TianYa.Redis.Service;
using Newtonsoft.Json;

namespace MyRedis
{
 /// summary>
 /// ServiceStack API封裝測試 五大結構理解 （1小時3600次請求限制--可破解）
 /// /summary>
 public class ServiceStackTest
 {
  /// summary>
  /// String
  /// key-value的緩存，支持過期，value不超過512M
  /// Redis是單線程的，比如SetAll  AppendToValue  GetValues  GetAndSetValue  IncrementValue  IncrementValueBy，
  /// 這些看上去是組合命令，但實際上是一個具體的命令，是一個原子性的命令，不可能出現中間狀態，可以應對一些并發情況
  /// /summary>
  public static void ShowString()
  {
   var student1 = new Student()
   {
    Id = 10000,
    Name = "TianYa"
   };

   using (RedisStringService service = new RedisStringService())
   {
    service.Set("student1", student1);
    var stu = service.GetStudent>("student1");
    Console.WriteLine(JsonConvert.SerializeObject(stu));

    service.Setint>("Age", 28);
    Console.WriteLine(service.IncrementValue("Age"));
    Console.WriteLine(service.IncrementValueBy("Age", 3));
    Console.WriteLine(service.DecrementValue("Age"));
    Console.WriteLine(service.DecrementValueBy("Age", 3));
   }
  }
 }
}

using System;

namespace MyRedis
{
 /// summary>
 /// Redis：Remote Dictionary Server 遠程字典服務器
 /// 基于內存管理（數據存在內存），實現了5種數據結構（分別應對各種具體需求），單線程模型的應用程序（單進程單線程），對外提供插入--查詢--固化--集群功能。
 /// 正是因為基于內存管理所以速度快，可以用來提升性能。但是不能當數據庫，不能作為數據的最終依據。
 /// 單線程多進程的模式來提供集群服務。
 /// 單線程最大的好處就是原子性操作，就是要么都成功，要么都失敗，不會出現中間狀態。Redis每個命令都是原子性（因為單線程），不用考慮并發，不會出現中間狀態。（線程安全）
 /// Redis就是為開發而生，會為各種開發需求提供對應的解決方案。
 /// Redis只是為了提升性能，不做數據標準。任何的數據固化都是由數據庫完成的，Redis不能代替數據庫。
 /// Redis實現的5種數據結構：String、Hashtable、Set、ZSet和List。
 /// /summary>
 class Program
 {
  static void Main(string[] args)
  {
   ServiceStackTest.ShowString();
   Console.ReadKey();
  }
 }
}

運行結果如下：

Redis中的String類型在項目中使用是最多的，想必大家都有所了解，此處就不再做過多的描述了。

二、使用Redis解決訂單秒殺超賣問題

首先先來看下什么是訂單秒殺超賣問題：

/// summary>
/// 模擬訂單秒殺超賣問題
///  超賣：訂單數超過商品
///  如果使用傳統的鎖來解決超賣問題合適嗎？ 
///   不合適，因為這個等于是單線程了，其他都要阻塞，會出現各種超時。
///   -1的時候除了操作庫存，還得增加訂單，等支付等等。
///   10個商品秒殺，一次只能進一個？ 違背了業務。
/// /summary>
public class OverSellFailedTest
{
 private static bool _isGoOn = true; //秒殺活動是否結束
 private static int _stock = 0; //商品庫存
 public static void Show()
 {
  _stock = 10;
  for (int i = 0; i  5000; i++)
  {
   int k = i;
   Task.Run(() => //每個線程就是一個用戶請求
   {
    if (_isGoOn)
    {
     long index = _stock;
     Thread.Sleep(100); //模擬去數據庫查詢庫存
     if (index >= 1)
     {
      _stock = _stock - 1; //更新庫存
      Console.WriteLine($"{k.ToString("0000")}秒殺成功，秒殺商品索引為{index}");
      //可以分隊列，去操作數據庫
     }
     else
     {
      if (_isGoOn)
      {
       _isGoOn = false;
      }

      Console.WriteLine($"{k.ToString("0000")}秒殺失敗，秒殺商品索引為{index}");
     }
    }
    else
    {
     Console.WriteLine($"{k.ToString("0000")}秒殺停止......");
    }
   });
  }
 }
}

運行OverSellFailedTest.Show()，結果如下所示：

從運行結果可以看出不僅一個商品賣給了多個人，而且還出現了訂單數超過商品數，這就是典型的秒殺超賣問題。

下面我們來看下如何使用Redis解決訂單秒殺超賣問題：

/// summary>
/// 使用Redis解決訂單秒殺超賣問題
///  超賣：訂單數超過商品
///  1、Redis原子性操作--保證一個數值只出現一次--防止一個商品賣給多個人
///  2、用上了Redis，一方面保證絕對不會超賣，另一方面沒有效率影響，還有撤單的時候增加庫存，可以繼續秒殺，
///  限制秒殺的庫存是放在redis，不是數據庫，不會造成數據的不一致性
///  3、Redis能夠攔截無效的請求，如果沒有這一層，所有的請求壓力都到數據庫
///  4、緩存擊穿/穿透---緩存down掉，請求全部到數據庫
///  5、緩存預熱功能---緩存重啟，數據丟失，多了一個初始化緩存數據動作（寫代碼去把數據讀出來放入緩存）
/// /summary>
public class OverSellTest
{
 private static bool _isGoOn = true; //秒殺活動是否結束
 public static void Show()
 {
  using (RedisStringService service = new RedisStringService())
  {
   service.Setint>("Stock", 10); //庫存
  }

  for (int i = 0; i  5000; i++)
  {
   int k = i;
   Task.Run(() => //每個線程就是一個用戶請求
   {
    using (RedisStringService service = new RedisStringService())
    {
     if (_isGoOn)
     {
      long index = service.DecrementValue("Stock"); //減1并且返回 
      if (index >= 0)
      {
       Console.WriteLine($"{k.ToString("0000")}秒殺成功，秒殺商品索引為{index}");
       //service.IncrementValue("Stock"); //加1，如果取消了訂單則添加庫存繼續秒殺
       //可以分隊列，去操作數據庫
      }
      else
      {
       if (_isGoOn)
       {
        _isGoOn = false;
       }

       Console.WriteLine($"{k.ToString("0000")}秒殺失敗，秒殺商品索引為{index}");
      }
     }
     else
     {
      Console.WriteLine($"{k.ToString("0000")}秒殺停止......");
     }
    }
   });
  }
 }
}

運行OverSellTest.Show()，結果如下所示：