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redis中使用lua脚本

article 2024/11/13 9:40:36

1、现实问题

1.redis采用单线程架构，可以保证单个命令的原子性，但是无法保证一组命令在高并发场景下的原子性。例如：
- 在串行场景下：A和B的值肯定都是3
- 在并发场景下：A和B的值可能在0-6之间。

在这里插入图片描述

2.极限情况下1：则A的结果是0，B的结果是3
3.极限情况下2：A和B的结果都是6
- 如果redis客户端通过lua脚本把3个命令一次性发送给redis服务器，那么这三个指令就不会被其他客户端指令打断。
- Redis 也保证脚本会以原子性(atomic)的方式执行：当某个脚本正在运行的时候，不会有其他脚本或 Redis 命令被执行。这和使用 MULTI/ EXEC 包围的事务很类似。
- 但是MULTI/ EXEC方法来使用事务功能，将一组命令打包执行，无法进行业务逻辑的操作。这期间有某一条命令执行报错（例如给字符串自增），其他的命令还是会执行，并不会回滚。

2、lua介绍:

b1.lua概述：

1.Lua 是一种轻量小巧的脚本语言，用标准C语言编写并以源代码形式开放，其设计目的是为了嵌入应用程序中，从而为应用程序提供灵活的扩展和定制功能。
2.设计目的:其设计目的是为了嵌入应用程序中，从而为应用程序提供灵活的扩展和定制功能。
3.Lua 特性:
- 轻量级：它用标准C语言编写并以源代码形式开放，编译后仅仅一百余K，可以很方便的嵌入别的程序里。
- 可扩展：Lua提供了非常易于使用的扩展接口和机制：由宿主语言(通常是C或C++)提供这些功能，Lua可以使用它们，就像是本来就内置的功能一样。
- 其它特性：
  - 支持面向过程(procedure-oriented)编程和函数式编程(functional programming)；
  - 自动内存管理；只提供了一种通用类型的表（table），用它可以实现数组，哈希表，集合，对象；
  - 语言内置模式匹配；闭包(closure)；函数也可以看做一个值；提供多线程（协同进程，并非操作系统所支持的线程）支持；
  - 通过闭包和table可以很方便地支持面向对象编程所需要的一些关键机制，比如数据抽象，虚函数，继承和重载等。

b2.lua基本语法

1.对lua脚本感兴趣的同学，请移步到官方教程或者《菜鸟教程》。这里仅以redis中可能会用到的部分语法作介绍。

a = 5               -- 全局变量
local b = 5         -- 局部变量， redis只支持局部变量
a, b = 10, 2*x      -- 等价于       a=10; b=2*x

2.流程控制：

if( 布尔表达式 1)
then
   --[ 在布尔表达式 1 为 true 时执行该语句块 --]
elseif( 布尔表达式 2)
then
   --[ 在布尔表达式 2 为 true 时执行该语句块 --]
else 
   --[ 如果以上布尔表达式都不为 true 则执行该语句块 --]
end

b3. redis执行lua脚本 - EVAL指令

1.命令介绍：在redis中需要通过eval命令执行lua脚本。
2.格式：

EVAL script numkeys key [key ...] arg [arg ...]
script：lua脚本字符串，这段Lua脚本不需要（也不应该）定义函数。
numkeys：lua脚本中KEYS数组的大小
key [key ...]：KEYS数组中的元素
arg [arg ...]：ARGV数组中的元素

b3-1.案例1：基本案例：

1.命令：

EVAL "return 10" 0

2.输出：(integer) 10

b3-2.案例2：动态传参

1.命令：

EVAL "return {KEYS[1],KEYS[2],ARGV[1],ARGV[2]}" 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90
# 输出：10 20 60 70
EVAL "if KEYS[1] > ARGV[1] then return 1 else return 0 end" 1 10 20
# 输出：0
EVAL "if KEYS[1] > ARGV[1] then return 1 else return 0 end" 1 20 10
# 输出：1

2.传入了两个参数10和20，KEYS的长度是1，所以KEYS中有一个元素10，剩余的一个20就是ARGV数组的元素。
3.redis.call()中的redis是redis中提供的lua脚本类库，仅在redis环境中可以使用该类库。

b3-3.案例3：执行redis类库方法

1.命令：

set aaa 10  -- 设置一个aaa值为10
EVAL "return redis.call('get', 'aaa')" 0
# 通过return把call方法返回给redis客户端，打印："10"

2.注意：
- **脚本里使用的所有键都应该由 KEYS 数组来传递。**但并不是强制性的，代价是这样写出的脚本不能被 Redis 集群所兼容。

b3-4.案例4：给redis类库方法动态传参

1.命令：

EVAL "return redis.call('set', KEYS[1], ARGV[1])" 1 bbb 20

2.学到这里基本可以应付redis分布式锁所需要的脚本知识了。

b3-5.案例5：pcall函数的使用（了解）

1.命令：

-- 当call() 在执行命令的过程中发生错误时，脚本会停止执行，并返回一个脚本错误，输出错误信息
EVAL "return redis.call('sets', KEYS[1], ARGV[1]), redis.call('set', KEYS[2], ARGV[2])" 2 bbb ccc 20 30
-- pcall函数不影响后续指令的执行
EVAL "return redis.pcall('sets', KEYS[1], ARGV[1]), redis.pcall('set', KEYS[2], ARGV[2])" 2 bbb ccc 20 30

2.注意：
- set方法写成了sets**，肯定会报错。

3、使用lua保证删除原子性

1.删除LUA脚本：

if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] then return redis.call('del', KEYS[1]) else return 0 end

2.代码实现：

public void deduct() {
    String uuid = UUID.randomUUID().toString();
    // 加锁setnx
    while (!this.redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent("lock", uuid, 3, TimeUnit.SECONDS)) {
        // 重试：循环
        try {
            Thread.sleep(50);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    try {
        // this.redisTemplate.expire("lock", 3, TimeUnit.SECONDS);
        // 1. 查询库存信息
        String stock = redisTemplate.opsForValue().get("stock").toString();

        // 2. 判断库存是否充足
        if (stock != null && stock.length() != 0) {
            Integer st = Integer.valueOf(stock);
            if (st > 0) {
                // 3.扣减库存
                redisTemplate.opsForValue().set("stock", String.valueOf(--st));
            }
        }
    } finally {
        // 先判断是否自己的锁，再解锁
        String script = "if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] " +
            "then " +
            "   return redis.call('del', KEYS[1]) " +
            "else " +
            "   return 0 " +
            "end";
        this.redisTemplate.execute(new DefaultRedisScript<>(script, Boolean.class), Arrays.asList("lock"), uuid);
    }
}