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当涉及Lua
编程时,以下是对前述12个关键概念的详细说明,附带Lua代码示例以帮助更深入了解这门编程语言
注释在Lua
中用于添加说明和注解。单行注释以--
开始,多行注释则使用--[[ ... ]]
。
-- 这是一条单行注释
--[[
这是一个多行注释
可以跨越多行
]]
变量在Lua
中无需显式声明类型。使用local
关键字创建局部变量,全局变量直接声明。
local age = 30
name = "John" -- 全局变量
基本数据类型包括整数、浮点数、字符串、布尔值和nil
其中表是一种非常灵活的数据结构,使用花括号 {} 或者 table
构造函数。
local num = 42
local str = "Hello, Lua!"
local flag = true
local empty = nil
local person = { name = "John", age = 30 }
表是Lua
的核心数据结构,使用花括号 {} 或者 table
构造函数。
表可以包含键值对,键和值可以是任何数据类型。
local person = { name = "John", age = 30, hobbies = {"Reading", "Gaming"} }
print("姓名:" .. person.name)
print("年龄:" .. person.age)
条件语句:使用if、else和elseif
来实现条件分支。
if age < 18 then
print("未成年")
elseif age >= 18 and age < 65 then
print("成年")
else
print("老年")
end
循环结构:Lua支持for循环、while循环和repeat…until循环。
for i = 1, 5 do
print(i)
end
local count = 0
while count < 3 do
print("循环次数: " .. count)
count = count + 1
end
repeat
print("至少执行一次")
until count > 5
函数在Lua
中使用function
关键字定义,可以接受参数并返回值。
function add(a, b)
return a + b
end
local result = add(5, 3)
print("5 + 3 = " .. result)
Lua
支持模块化编程,允许将相关功能封装在独立的模块中,并通过require
关键字加载它们
Lua
提供了许多字符串处理函数,例如string.sub
用于截取子串,string.find
用于查找字符串中的子串等。
local text = "Lua programming"
local sub = string.sub(text, 1, 3)
print(sub) -- 输出 "Lua"
错误处理通常使用pcall
函数来包裹可能引发异常的代码块,以捕获并处理错误。这通常与assert
一起使用。
local success, result = pcall(function()
error("出错了!")
end)
if success then
print("执行成功")
else
print("错误信息: " .. result)
end
Lua
标准库包含丰富的功能,如文件操作、网络编程、正则表达式、时间处理等。可以通过内置的模块来使用这些功能,如io、socket等。
总之,Lua
是一种灵活的编程语言,其简洁性和强大的表格数据结构使其在各种应用中具有广泛的用途。这些示例代码应该有助于更好地理解Lua
的基本概念和语法。
Lua
脚本在Redis
中的使用有许多优势,使其成为执行复杂操作的理想选择。以下是一些主要原因:
Lua
脚本在Redis
中执行,避免了多次的客户端与服务器之间的通信。这可以减少网络开销,提高性能,特别是在需要执行多个Redis
命令以完成一个操作时。Redis
保证Lua
脚本的原子性执行,无需担心竞态条件或并发问题。Lua
脚本可以与Redis
事务一起使用,确保一系列命令的原子性执行。这允许将多个操作视为一个单一的事务,要么全部成功,要么全部失败。Lua
脚本提供了一种在Redis
中执行复杂操作的方法,允许在一个脚本中组合多个Redis
命令。这对于处理复杂的业务逻辑非常有用,例如计算和更新分布式计数器、实现自定义数据结构等。Lua
脚本,你可以实现复杂的原子锁,而不仅仅是使用Redis
的SETNX(set if not exists)
命令。这对于分布式锁的实现非常重要。Redis
天生支持Lua
脚本,因此不需要额外的插件或扩展。Lua
脚本是一种常见的脚本语言,易于编写和维护。将复杂逻辑封装在脚本中有助于提高代码的可读性。总之,Lua
脚本在Redis
中的优势在于它可以原子性地执行复杂操作、减少网络通信、提高性能、减轻服务器负载,以及提高代码的可读性。这使得它成为执行一系列复杂操作的理想选择,尤其是在分布式系统中需要高性能和可伸缩性的场景下。通过Lua
脚本,Redis
不仅成为一个键值存储,还能执行复杂的数据操作。
Lua
脚本在Redis
中有广泛的应用场景,以下是一些示例场景,展示了Lua
脚本的实际用途
场景:在缓存中存储某些数据,但需要定期或基于条件更新这些数据,同时确保在更新期间不会发生并发问题。
示例:使用Lua
脚本,你可以原子性地检查数据的新鲜度,如果需要更新,可以在一个原子性操作中重新计算数据并更新缓存。
local cacheKey = KEYS[1] -- 获取缓存键
local data = redis.call('GET', cacheKey) -- 尝试从缓存获取数据
if not data then
-- 数据不在缓存中,重新计算并设置
data = calculateData()
redis.call('SET', cacheKey, data)
end
return data
场景:需要执行多个Redis
命令作为一个原子操作,确保它们在多线程或多进程环境下不会被中断。
示例:使用Lua
脚本,可以将多个命令组合成一个原子操作,如实现分布式锁、计数器、排行榜等。
local key = KEYS[1] -- 获取键名
local value = ARGV[1] -- 获取参数值
local current = redis.call('GET', key) -- 获取当前值
if not current or tonumber(current) < tonumber(value) then
-- 如果当前值不存在或新值更大,设置新值
redis.call('SET', key, value)
end
场景:需要对Redis
中的数据进行复杂的处理,如统计、筛选、聚合等。
示例:使用Lua
脚本,可以在Redis
中执行复杂的数据处理,而不必将数据传输到客户端进行处理,减少网络开销。
local keyPattern = ARGV[1] -- 获取键名的匹配模式
local keys = redis.call('KEYS', keyPattern) -- 获取匹配的键
local result = {}
for i, key in ipairs(keys) do
local data = redis.call('GET', key) -- 获取每个键对应的数据
-- 处理数据并添加到结果中
table.insert(result, processData(data))
end
return result
场景:实现分布式系统中的锁机制,确保只有一个客户端可以执行关键操作。
示例:使用Lua
脚本,你可以原子性地尝试获取锁,避免竞态条件,然后在完成后释放锁。
local lockKey = KEYS[1] --获取锁的键名
local lockValue = ARGV[1] -- 获取锁的值
local lockTimeout = ARGV[2] -- 获取锁的超时时间
if redis.call('SET', lockKey, lockValue, 'NX', 'PX', lockTimeout) then
-- 锁获取成功,执行关键操作
-- ...
redis.call('DEL', lockKey) -- 释放锁
return true
else
return false -- 无法获取锁
这些场景只是Lua
脚本在Redis
中的应用之一。Lua
脚本允许你在Redis
中执行更复杂的操作,而无需进行多次的网络通信,从而提高性能和可伸缩性,同时确保数据的一致性和原子性。这使得Lua
成为Redis
的强大工具,用于处理各种分布式系统需求。
在 Redis
的 Lua
脚本中,KEYS
和 ARGV
是两个特殊的全局变量,用于获取传递给脚本的键和参数。
KEYS
变量:KEYS
是一个数组,包含了传递给脚本的所有键。可以使用 KEYS
变量来访问这些键,并执行相应的操作,如获取值、修改值等。local value = redis.call("GET", KEYS[1])
KEYS[1]
来获取传递给脚本的第一个键,并使用 redis.call
函数来获取该键的值。ARGV
变量:ARGV
是一个数组,包含了传递给脚本的所有参数。可以使用 ARGV
变量来访问这些参数,并执行相应的操作,如解析参数、计算参数等。redis
中验证 lua
脚本的两种方式:
redis
后执行eval
命令:EVAL script numkeys key [key ...] arg [arg ...]
EVAL "local key = KEYS[1]\nlocal value = ARGV[1]\nredis.call('SET', key, value)" 1 mykey myvalue
script
:是要执行的Lua脚本numkeys
:是脚本中用到的键的数量key [key ...]
:是脚本中用到的键的名称arg [arg ...]
:是脚本中用到的参数--eval
命令,如果lua
脚本较长,可以使用redis-cli --eval
的方式,新建lua.lua
文件,在文件中输入:return KEYS[1]..ARGV[1]
linux
中执行:redis-cli --eval 文件路径 keys , argvs
key和参数
间需要使用逗号(,
)隔开,并且逗号前后需要占用空格
在Spring Boot
中实现Lua
脚本的执行主要涉及Spring Data Redis
和Lettuce(或Jedis)
客户端的使用。以下是编写、加载和执行Lua脚本的步骤和示例:
首先,在Spring Boot
项目的pom.xml
中,添加Spring Data Redis
和Lettuce(或Jedis)
的依赖。
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
</dependency>
<dependency>
<groupId>io.lettuce.core</groupId>
<artifactId>lettuce-core</artifactId> <!-- 或使用Jedis -->
</dependency>
配置Redis
连接:
在application.properties
或application.yml
中配置Redis连接属性,包括主机、端口、密码等。
spring.redis.host=127.0.0.1
spring.redis.port=6379
spring.redis.password=yourPassword
创建一个Lua
脚本,以执行你需要的操作。将脚本保存在Spring Boot
项目的合适位置。
例如,假设你有一个Lua脚本文件myscript.lua,它实现了一个简单的计算:
local a = tonumber(ARGV[1])
local b = tonumber(ARGV[2])
return a + b
编写Java代码:
在Spring Boot
应用中,编写Java代码以加载和执行Lua脚本。使用Spring Data Redis
提供的StringRedisTemplate
或LettuceConnectionFactory
。
提供两种不同的示例来执行Lua脚本,一种是直接运行Lua脚本字符串,另一种是运行脚本文件。以下是这两种示例:
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired; import org.springframework.data.redis.core.StringRedisTemplate; import org.springframework.data.redis.core.script.DefaultRedisScript; import org.springframework.data.redis.core.script.RedisScript; import org.springframework.stereotype.Service; @Service public class LuaScriptService { @Autowired private StringRedisTemplate stringRedisTemplate; public Integer executeLuaScriptFromString() { String luaScript = "local a = tonumber(ARGV[1])\nlocal b = tonumber(ARGV[2])\nreturn a + b"; RedisScript<Integer> script = new DefaultRedisScript<>(luaScript, Integer.class); String[] keys = new String[0]; // 通常情况下,没有KEYS部分 Object[] args = new Object[]{10, 20}; // 传递给Lua脚本的参数 Integer result = stringRedisTemplate.execute(script, keys, args); return result; } }
首先,将Lua
脚本保存到文件,例如myscript.lua。
然后,创建一个Java类来加载和运行该脚本文件:
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired; import org.springframework.core.io.ClassPathResource; import org.springframework.data.redis.core.StringRedisTemplate; import org.springframework.data.redis.core.script.DefaultRedisScript; import org.springframework.data.redis.core.script.RedisScript; import org.springframework.stereotype.Service; import org.springframework.core.io.Resource; import org.springframework.core.io.ResourceLoader; @Service public class LuaScriptService { @Autowired private StringRedisTemplate stringRedisTemplate; @Autowired private ResourceLoader resourceLoader; public Integer executeLuaScriptFromFile() { Resource resource = resourceLoader.getResource("classpath:myscript.lua"); String luaScript; try { luaScript = new String(resource.getInputStream().readAllBytes()); } catch (Exception e) { throw new RuntimeException("Unable to read Lua script file."); } RedisScript<Integer> script = new DefaultRedisScript<>(luaScript, Integer.class); String[] keys = new String[0]; // 通常情况下,没有KEYS部分 Object[] args = new Object[]{10, 20}; // 传递给Lua脚本的参数 Integer result = stringRedisTemplate.execute(script, keys, args); return result; } }
通过这两种示例,可以选择要执行Lua
脚本的方式,是直接在Java代码中定义脚本字符串,还是从文件中读取脚本。
@Target({ElementType.METHOD, ElementType.TYPE}) @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) @Inherited @Documented public @interface RedisLimitAnnotation { /** * key */ String key() default ""; /** * Key的前缀 */ String prefix() default ""; /** * 一定时间内最多访问次数 */ int count(); /** * 给定的时间范围 单位(秒) */ int period(); }
import org.springframework.context.annotation.Bean; import org.springframework.core.io.ClassPathResource; import org.springframework.data.redis.connection.RedisConnectionFactory; import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate; import org.springframework.data.redis.core.script.DefaultRedisScript; import org.springframework.data.redis.serializer.Jackson2JsonRedisSerializer; import org.springframework.data.redis.serializer.StringRedisSerializer; import org.springframework.scripting.support.ResourceScriptSource; import org.springframework.stereotype.Component; import java.io.Serializable; @Configuration public class RedisConfiguration { @Bean public DefaultRedisScript<Long> redisluaScript() { DefaultRedisScript<Long> redisScript = new DefaultRedisScript<>(); redisScript.setScriptSource(new ResourceScriptSource(new ClassPathResource("limit.lua"))); redisScript.setResultType(Long.class); return redisScript; } @Bean("redisTemplate") public RedisTemplate<String, Object> redisTemplate(RedisConnectionFactory redisConnectionFactory) { RedisTemplate<String, Object> redisTemplate = new RedisTemplate<>(); redisTemplate.setConnectionFactory(redisConnectionFactory); Jackson2JsonRedisSerializer<Object> jackson2JsonRedisSerializer = new Jackson2JsonRedisSerializer<>(Object.class); ObjectMapper om = new ObjectMapper(); om.setVisibility(PropertyAccessor.ALL, JsonAutoDetect.Visibility.ANY); om.activateDefaultTyping( LaissezFaireSubTypeValidator.instance , ObjectMapper.DefaultTyping.NON_FINAL, JsonTypeInfo.As.WRAPPER_ARRAY); jackson2JsonRedisSerializer.setObjectMapper(om); //设置value的序列化方式为JSOn // redisTemplate.setValueSerializer(jackson2JsonRedisSerializer); //设置key的序列化方式为String redisTemplate.setKeySerializer(new StringRedisSerializer()); redisTemplate.setValueSerializer(jackson2JsonRedisSerializer); redisTemplate.afterPropertiesSet(); return redisTemplate; } }
import cn.annotation.RedisLimitAnnotation; import lombok.extern.slf4j.Slf4j; import org.aspectj.lang.ProceedingJoinPoint; import org.aspectj.lang.annotation.Around; import org.aspectj.lang.annotation.Aspect; import org.aspectj.lang.annotation.Pointcut; import org.aspectj.lang.reflect.MethodSignature; import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired; import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate; import org.springframework.data.redis.core.script.DefaultRedisScript; import org.springframework.data.redis.core.script.RedisScript; import org.springframework.stereotype.Component; import org.springframework.web.context.request.RequestContextHolder; import org.springframework.web.context.request.ServletRequestAttributes; import javax.servlet.http.HttpServletRequest; import java.lang.reflect.Method; import java.util.Collections; import java.util.List; @Slf4j @Configuration public class LimitRestAspect { @Autowired private RedisTemplate<String, Object> redisTemplate; @Autowired private DefaultRedisScript<Long> redisluaScript; @Pointcut(value = "@annotation(com.congge.config.limit.RedisLimitAnnotation)") public void rateLimit() { } @Around("rateLimit()") public Object interceptor(ProceedingJoinPoint joinPoint) throws Throwable { MethodSignature signature = (MethodSignature) joinPoint.getSignature(); Method method = signature.getMethod(); Class<?> targetClass = method.getDeclaringClass(); RedisLimitAnnotation rateLimit = method.getAnnotation(RedisLimitAnnotation.class); if (rateLimit != null) { HttpServletRequest request = ((ServletRequestAttributes) RequestContextHolder.getRequestAttributes()).getRequest(); String ipAddress = getIpAddr(request); StringBuffer stringBuffer = new StringBuffer(); stringBuffer.append(ipAddress).append("-") .append(targetClass.getName()).append("- ") .append(method.getName()).append("-") .append(rateLimit.key()); List<String> keys = Collections.singletonList(stringBuffer.toString()); //调用lua脚本,获取返回结果,这里即为请求的次数 Long number = redisTemplate.execute( redisluaScript, // 此处传参只要能转为Object就行(因为数字不能直接强转为String,所以不能用String序列化) //new GenericToStringSerializer<>(Object.class), // 结果的类型需要根据脚本定义,此处是数字--定义的是Long类型 //new GenericToStringSerializer<>(Long.class) keys, rateLimit.count(), rateLimit.period() ); if (number != null && number.intValue() != 0 && number.intValue() <= rateLimit.count()) { logger.info("限流时间段内访问了第:{} 次", number.toString()); return joinPoint.proceed(); } } else { return joinPoint.proceed(); } throw new RuntimeException("访问频率过快,被限流了"); } /** * 获取请求的IP方法 * @param request * @return */ private static String getIpAddr(HttpServletRequest request) { String ipAddress = null; try { ipAddress = request.getHeader("x-forwarded-for"); if (ipAddress == null || ipAddress.length() == 0 || "unknown".equalsIgnoreCase(ipAddress)) { ipAddress = request.getHeader("Proxy-Client-IP"); } if (ipAddress == null || ipAddress.length() == 0 || "unknown".equalsIgnoreCase(ipAddress)) { ipAddress = request.getHeader("WL-Proxy-Client-IP"); } if (ipAddress == null || ipAddress.length() == 0 || "unknown".equalsIgnoreCase(ipAddress)) { ipAddress = request.getRemoteAddr(); } // 对于通过多个代理的情况,第一个IP为客户端真实IP,多个IP按照','分割 if (ipAddress != null && ipAddress.length() > 15) { if (ipAddress.indexOf(",") > 0) { ipAddress = ipAddress.substring(0, ipAddress.indexOf(",")); } } } catch (Exception e) { ipAddress = ""; } return ipAddress; } }
该类要做的事情和上面的两种限流措施类似,不过在这里核心的限流是通过读取lua脚步,通过参数传递给lua脚步实现的。
在工程的 resources
目录下,添加如下的lua脚本
local key = "rate.limit:" .. KEYS[1]
local limit = tonumber(ARGV[1])
local current = tonumber(redis.call('get', key) or "0")
if current + 1 > limit then
return 0
else
-- 没有超阈值,将当前访问数量+1,并设置2秒过期(可根据自己的业务情况调整)
redis.call("INCRBY", key,"1")
redis.call("expire", key,"2")
return current + 1
end
@RestController
public class RedisController {
@GetMapping("/redis/limit")
@RedisLimitAnnotation(key = "queryFromRedis",period = 1, count = 1)
public String queryFromRedis(){
return "success";
}
}
为了模拟效果,这里将QPS设置为1 ,启动工程后(提前启动redis服务),调用一下接口,正常的效果如下,如果快速刷接口,超过每秒1次的请求时报错
使用Lua
脚本可以显著提高Spring Boot
应用程序的性能,尤其是在与Redis
交互方面。以下是如何使用Lua脚本来实现性能优化的几种方法:
Redis
是内存数据库,数据存储在内存中,而网络通信通常是Redis
操作的性能瓶颈之一。通过使用Lua
脚本,你可以将多个操作组合成一个原子操作,从而减少了多次的网络往返次数。这对于需要执行多个Redis
命令以完成一个操作的情况非常有用。
Lua
脚本的执行是原子的,这意味着在Lua
脚本执行期间,没有其他客户端可以插入其他操作。这使得Lua
脚本在实现诸如分布式锁、计数器、排行榜等需要原子操作的情况下非常有用。
例如,考虑一个计数器的场景,多个客户端需要原子性地增加计数。使用Lua脚本,你可以实现原子递增:
local key = KEYS[1]
local increment = ARGV[1]
return redis.call('INCRBY', key, increment)
Lua
脚本允许你在Redis
服务器端执行复杂的数据处理。这减少了将数据传输到客户端进行处理的开销,并允许你在Redis
中执行更复杂的逻辑,从而提高性能。
例如,可以使用Lua
脚本来处理存储在多个键中的数据并返回聚合结果:
local total = 0
for _, key in ipairs(KEYS) do
local value = redis.call('GET', key)
total = total + tonumber(value)
end
return total
与Lua
脚本一起使用事务可以确保一系列Redis
命令的原子性执行。这对于需要一组操作要么全部成功,要么全部失败的情况非常重要。
例如,可以使用Lua
脚本在事务中执行一系列更新操作,如果其中一个操作失败,整个事务将回滚:
local key1 = KEYS[1]
local key2 = KEYS[2]
local value = ARGV[1]
redis.call('SET', key1, value)
redis.call('INCRBY', key2, value)
-- 如果这里的任何一步失败,整个事务将回滚
总之,使用Lua
脚本可以大大提高Spring Boot
应用程序与Redis
之间的性能。它减少了网络开销,允许执行原子操作,执行复杂操作并实现事务,这些都有助于提高应用程序的性能和可伸缩性。因此,Lua
脚本是在与Redis
交互时实现性能优化的有力工具。
处理Lua
脚本中的错误和确保安全性在与Redis
交互时非常重要。以下是如何处理这些问题的一些建议:
Lua
脚本在执行期间可能会遇到错误,例如脚本本身存在语法错误,或者在脚本中的某些操作失败。Redis
执行Lua
脚本后,会返回脚本的执行结果。可以检查这个结果以查看是否有错误,通常返回值是一个特定的错误标识。例如,如果脚本执行成功,返回值通常是OK,否则会有相应的错误信息。Spring Boot
应用程序中,可以使用异常处理来捕获Redis
执行脚本时可能抛出的异常。Spring Data Redis
提供了一些异常类,如RedisScriptExecutionException
,用于处理脚本执行期间的错误。可以使用try-catch
块来捕获这些异常并采取相应的措施,例如记录错误信息或执行备用操作。Lua
脚本之前,始终验证传递给脚本的参数。确保参数是合法的,并且不包含恶意代码。避免将不受信任的用户输入直接传递给Lua脚本,因为它可能包含恶意的Lua代码。Redis
服务器上配置适当的权限,以限制对Lua
脚本的执行。确保只有授权的用户能够执行脚本,并且不允许执行具有破坏性或不安全操作的脚本。Lua
脚本,确保只有受信任的脚本可以执行。可以创建一个白名单,只允许执行白名单中的脚本,防止执行未经审核的脚本。Redis
客户端库支持将Lua
脚本运行在沙盒模式下,以限制其访问和执行权限。在沙盒模式下,脚本无法执行危险操作,如文件访问。Redis
执行Lua
脚本的相关信息,包括谁执行了脚本以及执行的脚本内容。这有助于跟踪执行情况并发现潜在的安全问题。总之,处理Lua
脚本中的错误和确保安全性是非常重要的。通过适当的错误处理和安全措施,可以确保Lua
脚本在与Redis
交互时不会引入潜在的问题,并提高应用程序的稳定性和安全性
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