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springboot项目+Redis结合自定义注解实现接口限流的解决方案_springboot基于redission实现限流器注解

作者：凡人多烦事01 | 2024-04-28 17:16:13

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springboot基于redission实现限流器注解

1、Redis在实际业务场景中的用途

  • 缓存
  • 分布式锁
  • 接口限流
  • 处理请求接口幂等性
  • 其他

2、springboot项目使用Redis实现接口限流的完整案例

2.1 项目结构

在这里插入图片描述

2.2 pom.xml依赖

需要以下依赖

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 https://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>
    <parent>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
        <version>2.6.8</version>
        <relativePath/> <!-- lookup parent from repository -->
    </parent>
    <groupId>com.kkarma</groupId>
    <artifactId>interface-ratelimiter</artifactId>
    <version>1.0.0</version>
    <name>interface-ratelimiter</name>
    <description>Demo project for Spring Boot</description>
    <properties>
        <java.version>1.8</java.version>
    </properties>
    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-aop</artifactId>
        </dependency>

        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
            <scope>test</scope>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>com.alibaba</groupId>
            <artifactId>fastjson</artifactId>
            <version>1.2.80</version>
        </dependency>
    </dependencies>

    <build>
        <plugins>
            <plugin>
                <groupId>org.springframework.boot</groupId>
                <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
            </plugin>
        </plugins>
    </build>

</project>

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2.3 application.yml配置文件

我这里的redis设置了密码， 如果你的redis没有设置密码， 这里密码可以不配置， 如果配置文件中redis配置了密码， 你的redis服务必须也要设置密码， 主要就是在redis.conf配置文件中设置requirepass字段之后重启redis服务即可

server:
  port: 6001
spring:
  application:
    name: interface-ratelimiter
  profiles:
    active: dev
  redis:
    host: localhost
    port: 6379
    password: 111111
    database: 6
    lettuce:
      pool:
        min-idle: 0
        max-idle: 8
        max-active: 8
        max-wait: -1ms
    timeout: 10s

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2.4 限流核心流程实现

真实的业务场景下， 我们的限流策略不一样，例如一下业务场景：

1】所有的API接口统一设置限制， 一分钟之后只能被访问10000次
2】针对某一个用户， 该用户的Ip地址在 1 分钟内只能问指定接口10 次

定义一个限流策略的枚举类， 可以设置接口的限流策略

2.4.1 限流策略枚举类

在这里插入图片描述

package com.kkarma.common.enums;

/**
 * @Author: karma
 * @Date: 2022/5/25 0025 - 05 - 25 - 14:29
 * @Description: com.kkarma.common.enums
 * @version: 1.0
 */
public enum RateLimiterEnum {
    /**
     * 默认策略全局限流
     */
    DEFAULT,
    /**
     * 根据请求用户的IP地址进行限流
     */
    IP;
}

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2.4.2 自定义限流器注解
@Documented
@Target(ElementType.METHOD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface RateLimiter {
    /**
     * 限流key
     */
    String key() default "rate_limiter:";

    /**
     * 限流时间,单位秒
     */
    int time() default 60;

    /**
     * 限流次数
     */
    int count() default 100;

    /**
     * 限流类型
     */
    RateLimiterEnum limitType() default RateLimiterEnum.DEFAULT;
}

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2.4.3 Redis的配置类设置

主要是设置RedisTemplate的自定义序列化器、redisTemplatede bean对象注入到容器， 同时设置限流脚本等等。
在这里插入图片描述

  • 自定义redis序列化器FastJson2JsonRedisSerializer
package com.kkarma.config;

import com.alibaba.fastjson.JSON;
import com.alibaba.fastjson.parser.ParserConfig;
import com.alibaba.fastjson.serializer.SerializerFeature;
import com.fasterxml.jackson.databind.JavaType;
import com.fasterxml.jackson.databind.ObjectMapper;
import com.fasterxml.jackson.databind.type.TypeFactory;
import org.springframework.data.redis.serializer.RedisSerializer;
import org.springframework.data.redis.serializer.SerializationException;
import org.springframework.util.Assert;

import java.nio.charset.Charset;

/**
 * Redis使用FastJson序列化
 * 
 * @author kkarma
 */
public class FastJson2JsonRedisSerializer<T> implements RedisSerializer<T>
{
    @SuppressWarnings("unused")
    private ObjectMapper objectMapper = new ObjectMapper();

    public static final Charset DEFAULT_CHARSET = Charset.forName("UTF-8");

    private Class<T> clazz;

    static
    {
        ParserConfig.getGlobalInstance().setAutoTypeSupport(true);
    }

    public FastJson2JsonRedisSerializer(Class<T> clazz)
    {
        super();
        this.clazz = clazz;
    }

    @Override
    public byte[] serialize(T t) throws SerializationException
    {
        if (t == null)
        {
            return new byte[0];
        }
        return JSON.toJSONString(t, SerializerFeature.WriteClassName).getBytes(DEFAULT_CHARSET);
    }

    @Override
    public T deserialize(byte[] bytes) throws SerializationException
    {
        if (bytes == null || bytes.length <= 0)
        {
            return null;
        }
        String str = new String(bytes, DEFAULT_CHARSET);

        return JSON.parseObject(str, clazz);
    }

    public void setObjectMapper(ObjectMapper objectMapper)
    {
        Assert.notNull(objectMapper, "'objectMapper' must not be null");
        this.objectMapper = objectMapper;
    }

    protected JavaType getJavaType(Class<?> clazz)
    {
        return TypeFactory.defaultInstance().constructType(clazz);
    }
}

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  • 定义Redis的配置类

设置限流脚本的两种方式任意使用一种都可以， 这里两种都给大家写上，随便选用

package com.kkarma.config;

import com.fasterxml.jackson.annotation.JsonAutoDetect;
import com.fasterxml.jackson.annotation.JsonTypeInfo;
import com.fasterxml.jackson.annotation.PropertyAccessor;
import com.fasterxml.jackson.databind.ObjectMapper;
import com.fasterxml.jackson.databind.jsontype.impl.LaissezFaireSubTypeValidator;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
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.StringRedisSerializer;
import org.springframework.scripting.support.ResourceScriptSource;

/**
 * @Author: karma
 * @Date: 2022/5/25 0025 - 05 - 25 - 14:33
 * @Description: com.kkarma.config
 * @version: 1.0
 */
@Configuration
public class RedisConfig {

    @Bean
    public RedisTemplate<Object, Object> redisTemplate(RedisConnectionFactory connectionFactory)
    {
        RedisTemplate<Object, Object> template = new RedisTemplate<>();
        template.setConnectionFactory(connectionFactory);
        FastJson2JsonRedisSerializer serializer = new FastJson2JsonRedisSerializer(Object.class);
        ObjectMapper mapper = new ObjectMapper();
        mapper.setVisibility(PropertyAccessor.ALL, JsonAutoDetect.Visibility.ANY);
        mapper.activateDefaultTyping(LaissezFaireSubTypeValidator.instance, ObjectMapper.DefaultTyping.NON_FINAL, JsonTypeInfo.As.PROPERTY);
        serializer.setObjectMapper(mapper);

        // 使用StringRedisSerializer来序列化和反序列化redis的key值
        template.setKeySerializer(new StringRedisSerializer());
        template.setValueSerializer(serializer);

        // Hash的key也采用StringRedisSerializer的序列化方式
        template.setHashKeySerializer(new StringRedisSerializer());
        template.setHashValueSerializer(serializer);

        template.afterPropertiesSet();
        return template;
    }

    @Bean
    public DefaultRedisScript<Long> limitScript() {
        DefaultRedisScript<Long> redisScript = new DefaultRedisScript<>();
        // 第一种方式：从项目的classpath路径下的lua脚本中获取脚本内容获取源
        redisScript.setScriptSource(new ResourceScriptSource(new ClassPathResource("lua/rate_limiter.lua")));
        // 第二种方式：直接在配置文件中写死脚本的文本, 设置redisScript脚本
        redisScript.setScriptText(limitScriptLuaText());
        redisScript.setResultType(Long.class);
        return redisScript;
    }

    /**
     * redis限流需要使用的lua脚本
     */
    private String limitScriptLuaText()
    {
        return "local key = KEYS[1]\n" +
                "local count = tonumber(ARGV[1])\n" +
                "local time = tonumber(ARGV[2])\n" +
                "local current = redis.call('get', key);\n" +
                "if current and tonumber(current) > count then\n" +
                "    return tonumber(current);\n" +
                "end\n" +
                "current = redis.call('incr', key)\n" +
                "if tonumber(current) == 1 then\n" +
                "    redis.call('expire', key, time)\n" +
                "end\n" +
                "return tonumber(current);";
    }
}

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2.4.4 定义解析自定义限流注解的切面

在这里插入图片描述

package com.kkarma.common.aspect;

import com.kkarma.common.annotation.RateLimiter;
import com.kkarma.common.enums.RateLimiterEnum;
import com.kkarma.common.exception.ServiceException;
import com.kkarma.common.utils.IpUtils;
import org.aspectj.lang.JoinPoint;
import org.aspectj.lang.annotation.Aspect;
import org.aspectj.lang.annotation.Before;
import org.aspectj.lang.reflect.MethodSignature;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
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 java.lang.reflect.Method;
import java.util.Collections;
import java.util.List;

/**
 * @Author: karma
 * @Date: 2022/5/25 0025 - 05 - 25 - 14:49
 * @Description: com.kkarma.common.aspect
 * @version: 1.0
 */
@Aspect
@Component
public class RateLimiterAspect {
    private static final Logger log = LoggerFactory.getLogger(RateLimiterAspect.class);

    @Autowired
    private RedisTemplate<Object, Object> redisTemplate;

    @Autowired
    private RedisScript<Long> limitScript;

    @Before("@annotation(rateLimiter)")
    public void doBefore(JoinPoint point, RateLimiter rateLimiter) throws Throwable {
        String key = rateLimiter.key();
        int time = rateLimiter.time();
        int count = rateLimiter.count();

        String combineKey = getCombineKey(rateLimiter, point);
        List<Object> keys = Collections.singletonList(combineKey);
        try {
            Long number = redisTemplate.execute(limitScript, keys, count, time);
            if (number == null || number.intValue() > count) {
                throw new ServiceException("访问过于频繁，请稍候再试");
            }
            log.info("限制请求'{}',当前请求'{}',缓存key'{}'", count, number.intValue(), key);
        } catch (ServiceException e) {
            throw e;
        } catch (Exception e) {
            throw new RuntimeException("服务器限流异常，请稍候再试");
        }
    }

    public String getCombineKey(RateLimiter rateLimiter, JoinPoint point) {
        StringBuffer stringBuffer = new StringBuffer(rateLimiter.key());
        if (rateLimiter.limitType() == RateLimiterEnum.IP) {
            stringBuffer.append(IpUtils.getIpAddr(((ServletRequestAttributes) RequestContextHolder.currentRequestAttributes()).getRequest())).append("-");
        }
        MethodSignature signature = (MethodSignature) point.getSignature();
        Method method = signature.getMethod();
        Class<?> targetClass = method.getDeclaringClass();
        stringBuffer.append(targetClass.getName()).append("-").append(method.getName());
        return stringBuffer.toString();
    }
}

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这个自定义的切面拦截所有加了 @RateLimiter 注解的方法，在前置通知doBefore方法中中对注解进行处理。核心的判断限流逻辑就在doBefore方法中，回去限流脚本质性的返回值和限流生效的默认次数参数count作比较，如果超过count设置的值，抛异常，拒绝访问接口， 这样就实现了限流，是不是很简单。

  • 定义自定义异常类
    在这里插入图片描述
package com.kkarma.common.exception;

/**
 * @Author: karma
 * @Date: 2022/5/25 0025 - 05 - 25 - 15:00
 * @Description: com.kkarma.common.exception
 * @version: 1.0
 */
public final class ServiceException extends RuntimeException {
    /**
     * 错误码
     */
    private Integer code;

    /**
     * 错误提示
     */
    private String message;

    /**
     * 错误明细，内部调试错误
     *
     * 和 {@link #getDetailMessage()} 一致的设计
     */
    private String detailMessage;

    /**
     * 空构造方法，避免反序列化问题
     */
    public ServiceException()
    {
    }

    public ServiceException(String message)
    {
        this.message = message;
    }

    public ServiceException(String message, Integer code)
    {
        this.message = message;
        this.code = code;
    }

    public String getDetailMessage()
    {
        return detailMessage;
    }

    @Override
    public String getMessage()
    {
        return message;
    }

    public Integer getCode()
    {
        return code;
    }

    public ServiceException setMessage(String message)
    {
        this.message = message;
        return this;
    }

    public ServiceException setDetailMessage(String detailMessage)
    {
        this.detailMessage = detailMessage;
        return this;
    }
}

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  • 定义全局异常处理
package com.kkarma.common.exception;

import com.kkarma.common.constants.ResponseEntity;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
import org.springframework.util.StringUtils;
import org.springframework.web.bind.annotation.ExceptionHandler;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestControllerAdvice;

import javax.servlet.http.HttpServletRequest;

/**
 * @Author: karma
 * @Date: 2022/5/25 0025 - 05 - 25 - 15:26
 * @Description: com.kkarma.common.exception
 * @version: 1.0
 */
@RestControllerAdvice
public class GlobalExceptionHandler {

    private static final Logger log = LoggerFactory.getLogger(GlobalExceptionHandler.class);

    /**
     * 业务异常
     */
    @ExceptionHandler(ServiceException.class)
    public ResponseEntity handleServiceException(ServiceException ex)
    {
        log.error(ex.getMessage(), ex);
        Integer code = ex.getCode();
        return !StringUtils.isEmpty(code) ? ResponseEntity.error(code, ex.getMessage()) : ResponseEntity.error(ex.getMessage());
    }

    /**
     * 系统异常
     */
    @ExceptionHandler(Exception.class)
    public ResponseEntity handleException(Exception e, HttpServletRequest request)
    {
        String requestURI = request.getRequestURI();
        log.error("请求地址'{}',发生系统异常.", requestURI, e);
        return ResponseEntity.error(e.getMessage());
    }
}

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2.5 测试限流实现是否正确

定义一个测试接口
在这里插入图片描述

package com.kkarma.controller;

import com.kkarma.common.annotation.RateLimiter;
import com.kkarma.common.enums.RateLimiterEnum;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;

/**
 * @Author: karma
 * @Date: 2022/5/25 0025 - 05 - 25 - 15:03
 * @Description: com.kkarma.controller
 * @version: 1.0
 */
@RestController
@RequestMapping("/rate/limiter")
public class TestController {

    @GetMapping("test")
    @RateLimiter(time = 10, count = 3, limitType = RateLimiterEnum.IP)
    public String testRateLimiter() {
        return "rate limiter is valid at: " +
                new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss").format(new Date());
    }
}

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启动项目测试， 验证访问10秒之内访问3次之后，再次访问页面是否可以正确抛出异常。
在这里插入图片描述
OK, 没问题~

2.6 源码获取

这里我把项目上传到gitee, 需要的同学可以自取，觉得有帮助到你的话点赞收藏哦~❀❀❀
gitee仓库地址：https://gitee.com/karma0704/springboot-interface-ratelimiter

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