Java+Redis 通过Lua 完成库存扣减，创建消息队列，异步处理消息--实战
需要完成功能
借助redis Stream 数据结构实现消息队列，异步完成订单创建，其中涉及到了缓存（击穿，穿透，雪崩），锁（Redisson），并发处理，异步处理，Lua脚本
IDE:IDEA 2022
1、读取库存数据 【Lua】
2、判断库存 【Lua】
3、扣减库存 【Lua】
4、创建队列和组 【Java】
5、发送队列消息 【Lua】
6、消息读取并处理 【Java】
在完成功能之前 ，需要了解一下redis 中有关stream 数据结构相关的命令
XACK：确认消息已经处理，redis 会在PEL(pending entries List )中移除一个或多个消息。一般情况下 一个消息被 XREADGROUP 或 XCLAIM之后会被写入PEL。
XADD: 把消息（Entry ,key-value)追加到队列，默认如果队列不存在会创建，除非使用 NOMKSTREAM ,之后 可以通过XREAD ,XREANGE 等命令读取或通过XDEL,XTRIM移除消息
XCLAIM,XAUTOCLAIM 改变PEL 中的消息的所有者
XDEL：在队列中移除一个或多个消息（entry)
XGROUP CREATE :在指定的队列中创建一个消费者组，队列key有且仅能有一个，否则重复会提示：-BUSYGROUP 不存在会提示：ERR no such key ，可以通过选项 MKSTREAM 在不存在时创建
XGROUP CREATECONSUMER:在一个给定的队列和消费者组中创建一个消费者，不能重复。此外在任何使用到消费者的命令中，如果不存在则自动创建。如：XREADGROUP
XGROUP DELCONSUMER:在一个给定的队列和消费者组中移除一个消费者 在执行此命令之前 相关的PEL 要先执行 XCLAIM 或 XACK进行处理，否则将变得 unclaimable.
XGROUP DESTROY:在给定的队列中删除一个消费者组，相关的consumers 和 PEL 都会被 删除，所以执行之前要慎重
XGROUP SETID :重新设置指定的消费者组的最后一个处理的消息的ID，通常这个ID初始值 是XGROUP CREATE时指定的，每次执行XREDGROUP 也会修改（更新）这个ID，
例如：想让组内的消费者重新处理队列中的所有的entrys时，可以 XGROUP SETID streamkey groupkey 0，在redis 7.0增加了参数 ENTRIESREAD n ，n 为已读数量 ，
此时，xinfo groups streamKey 可以看到组信息如下：
127.0.0.1:6388> xread count 20 streams s1 0 1) 1) "s1" 2) 1) 1) "1678852071712-0" 2) 1) "key1" 2) "vlaue1" 2) 1) "1678852073882-0" 2) 1) "key1" 2) "vlaue1" 3) 1) "1678852080406-0" 2) 1) "key2" 2) "vlaue2" 4) 1) "1678852588261-0" 2) 1) "key-1" 2) "vlaue2" 5) 1) "1678852591957-0" 2) 1) "key-2" 2) "vlaue2" 6) 1) "1678852595467-0" 2) 1) "key-3" 2) "vlaue2" 7) 1) "1678852599576-0" 2) 1) "key-4" 2) "vlaue2" 8) 1) "1678852616566-0" 2) 1) "key-4" 2) "vlaue2" 9) 1) "1678852946989-0" 2) 1) "key-5" 2) "vlaue2" 127.0.0.1:6388> xinfo groups s1 1) 1) "name" 2) "g1" 3) "consumers" 4) (integer) 1 5) "pending" 6) (integer) 5 7) "last-delivered-id" 8) "1678852080406-0" 9) "entries-read" 10) (integer) 9 11) "lag" 12) (integer) 0 127.0.0.1:6388> xreadgroup group g1 lihui count 1 streams s1 > 1) 1) "s1" 2) 1) 1) "1678852588261-0" 2) 1) "key-1" 2) "vlaue2" 127.0.0.1:6388> xinfo groups s1 1) 1) "name" 2) "g1" 3) "consumers" 4) (integer) 1 5) "pending" 6) (integer) 5 7) "last-delivered-id" 8) "1678852588261-0" 9) "entries-read" 10) (integer) 10 11) "lag" 12) (integer) -1 127.0.0.1:6388> xlen s1 (integer) 9 127.0.0.1:6388> xgroup setid s1 g1 1678852073882-0 ENTRIESREAD 2 OK 127.0.0.1:6388> xinfo groups s1 1) 1) "name" 2) "g1" 3) "consumers" 4) (integer) 1 5) "pending" 6) (integer) 5 7) "last-delivered-id" 8) "1678852073882-0" 9) "entries-read" 10) (integer) 2 11) "lag" 12) (integer) 7
XINFO [SRTREAM,GROUPS,CONSUMERS] :获取队列，组，消费者的信息
XLEN:返回 stream中entrys的数量
XPENDING :查询通过消费者组读取但未被确认的entrys
XRANGE :返回队列中的某个区间内的entrys
XREVRANGE: 顺序说XRANGE相反的读取队列中的entry
XREAD:从队列 内读取一个或多个entry ,支持block
XREADGROUP:在XREAD的基础上在队列与消费者之间增加了组的概念
XSETID:是一个redis 内部命令，用于记录master 与replicate之间的数据 同步的最后一个ID 的记录
好了，下面是是代码
Lua 脚本 完成 相关功能
--[[ 判断优惠券是否充足 优惠券 id ARGV[2] ,key KEYS[1] 判断当前用户是否已经下单 用户id ARGV[1] 如果库存充足，且用户没有下单 则 1、扣库存 2、保存用户下单信息 订单key KEYS[2] 订单ID ARGV[3] stream 队列 key KEYS[3] consumer group key KEYS[4] 利用redis 中set 数据 类型的不重复性，进行重复下单信息的记录 --]] local sec_kc=redis.call('get',KEYS[1]) --if(not sec_kc) then -- redis.call('set',KEYS[1],2000) -- sec_kc=2000 --end if(not sec_kc or sec_kc=='{}') then --库存 不足 return 3 end if( tonumber(sec_kc)<=0) then --库存 不足 return 1 end --完成一人一单重复检测 if(redis.call('SISMEMBER',KEYS[2],ARGV[1])==1) then --订单重复 return 2 end --扣减库存 redis.call('incrby',KEYS[1],-1) -- 记录订单与用户之间关系 set 数据 redis.call('sadd',KEYS[2],ARGV[1]) --获取stream队列中entry数量 --[=[ local streamcount=redis.call('xlen',KEYS[3]) --此功能转到java 中完成 CreateStreamAndGroup if(streamcount==0) then--没有stream 需要创建 -- XGROUP CREATE stream.order group1 0 mkstream redis.call('XGROUP','CREATE',KEYS[3],KEYS[4],'0','mkstream') end --]=] --判断队列是否存在 local streamExists=redis.call('exists',KEYS[3]) if(streamExists==0) then return 4--队列不存在 end -- 创建消息entry --XADD S1 * KEY12 VALUE12 redis.call('XADD',KEYS[3],'*','userId',ARGV[1],'voucherId',ARGV[2],'id',ARGV[3])--key 的取值与对象 VoucherOrder 中变量属性对应，分别是，userId,voucherId,id(订单id) --满足下单条件 return 0
因为在redis 的stream 命令中 没有判断 consumer group 是否存在，所以需要变通的方法，解决这个问题，因为如果组不存的情况下，进行xadd 会报错。
创建队列和消费者组
/** * 查询队列信息，如果不存在会出现异常，在异常中创建队列 * @param streamKey * @param groupKey */ private void CreateStreamAndGroup(String streamKey,String groupKey) { try { //默认队列和组不存 创建队列 stringRedisTemplate.opsForStream().createGroup(streamKey, ReadOffset.from("0"), groupKey); System.out.println(streamKey + "队列" + streamKey + "和组" + groupKey + "创建成功。"); } catch ( Exception ex) { String errx = ex.getMessage().toString(); if(errx.indexOf("BUSYGROUP Consumer Group name already exists")>0)//队列与组都已经存在 { //System.out.println(streamKey + "队列" + streamKey + "和组" + groupKey + "都已经存在"); } else { log.debug(ex.getMessage()); } } }
判断队列是否存在
/** * 判断consumer group 是否存在,如果队列不存在直接返回 false, * 如果队列存在，不论组是否存，都直接创建。 */ private boolean ConsumerGroupExists(String streamKey,String groupKey) { boolean isok=false; try { //默认队列和组不存 创建队列 Collection<String> streamCollect=new ArrayList<>(); streamCollect.add(streamKey); Long c_stream = stringRedisTemplate.countExistingKeys(streamCollect); if(c_stream==0) { isok= false;//队列不存在 return isok; } //队列存在 ，那么直接创建消费者组， stringRedisTemplate.opsForStream().createGroup(streamKey, ReadOffset.from("0"), groupKey); System.out.println(streamKey + "队列" + streamKey + "存在，组" + groupKey + "创建成功。"); isok=true;//组创建成功 } catch ( Exception ex) { String errx = ex.getMessage().toString(); if(errx.indexOf("BUSYGROUP Consumer Group name already exists")>0)//队列与组都已经存在 { isok=true;//组创建成功 //System.out.println(streamKey + "队列" + streamKey + "和组" + groupKey + "都已经存在"); } else { isok=false;//未知异常 log.debug(ex.getMessage()); } }finally { return isok; } }
订单创建入口函数（放在controller 或 seervice impl） 中
public Result secKillVoucher(Long voucherId) { long userID = UserHolder.getUser().getId(); String vouchStockKey = RedisConstants.SECKILL_VOUCHERSTOCK_CACHE_KEY + voucherId; String userid_s = String.valueOf(userID); String vouchOrderKey = RedisConstants.SECKILL_ORDER_CACHE_KEY + voucherId; String streamKey = RedisConstants.REDIS_STREAM_QUEUE_ORDER ; String groupKey = RedisConstants.REDIS_STREAM_GROUP_ORDER; List<String> keys = new ArrayList<>(); keys.add(vouchStockKey);//库存key KEYS[1] keys.add(vouchOrderKey);//订单key KEYS[2] keys.add(streamKey);//队列key KEYS[3] keys.add(groupKey);//消费组key KEYS[4] //check sec_voucher_stock // 1 查询优惠券 int count = seckillVoucherService.getRedisStock(voucherId); if (count <= 0) { return Result.fail("优惠券库存不存在 count：" + count); } long orderid = redisIdWorker.nextId(RedisConstants.ID_ORDER); CreateStreamAndGroup(streamKey,groupKey); //订单ID ARGV[3] //优惠券 id ARGV[2] //用户id ARGV[1] //执行lua 完成优惠券库存，一人一单，检查 并创建用户与优惠券ID之间的关联 //脚本完成 创建消息队列 （执行此脚本之前确保队列 已经创建 Long sekResult = stringRedisTemplate.execute(SECKILL_SCRIPT, keys , userid_s,String.valueOf(voucherId),String.valueOf(orderid) ); int ri = sekResult.intValue(); System.out.println("lua 脚本执行返回值 ："+ri); if(ri!=0) { String errtip="优惠券库存不足"; switch (ri) { case 2: errtip="订单重复一人一单"; break; case 3: errtip="库存数据不存在"; break; case 4: errtip="消息队列不存在"; break; case 1: errtip="优惠券库存不足"; break; default: errtip="未知错误"; } return Result.fail(errtip); } /** 注意：下面的代理对象要有 */ proxy=(IVoucherOrderService)AopContext.currentProxy(); return Result.ok(orderid); }
创建线程获取消息队列并处理
private static final ExecutorService SECKILL_ORDER_EXECUTOR=Executors.newSingleThreadExecutor(); @PostConstruct private void init(){ //本地阻塞队列的方式 // SECKILL_ORDER_EXECUTOR.submit(new VoucherOrderHandler()); //读取redis消息队列并处理 SECKILL_ORDER_EXECUTOR.submit(new VoucherOrderHandlerRedisQueue()); } //从redis 消息队列中获取消息 private class VoucherOrderHandlerRedisQueue implements Runnable{ @Override public void run() { while(true){ //get orderinfo from blockingqueen try { String streamKey = RedisConstants.REDIS_STREAM_QUEUE_ORDER ; String groupKey = RedisConstants.REDIS_STREAM_GROUP_ORDER; String cs=RedisConstants.REDIS_STREAM_CONSUMER_ORDER; //判断组是否存在 if (!ConsumerGroupExists(streamKey,groupKey)) { // log.error("异步线程读取redis stream 失败：队列 未创建："+streamKey); Thread.sleep(3000); continue; } //从消息队列中获取消息 List<MapRecord<String, Object, Object>> queueList = stringRedisTemplate.opsForStream() .read(Consumer.from( groupKey,cs), StreamReadOptions.empty().count(1).block(Duration.ofSeconds(2)) , StreamOffset.create(streamKey,ReadOffset.lastConsumed()) ); if(queueList==null || queueList.isEmpty() ) { //未获取到消息 continue;//continue do next } //处理消息 MapRecord<String, Object, Object> record = queueList.get(0); Map<Object, Object> vq = record.getValue(); VoucherOrder voucherOrder= BeanUtil.fillBeanWithMap(vq,new VoucherOrder(),false); //成功获取 创建订单到数据库 handlerVoucherOrder(voucherOrder); //确认消息 在PEL中移除 stringRedisTemplate.opsForStream().acknowledge(streamKey,groupKey,record.getId()); } catch (Exception e) { HandlePendingList(); log.error(e.getMessage().toString()); //throw new RuntimeException(e); } } }
异常处理 在redis stream pending List 中获取 队列
private void HandlePendingList() { String streamKey = RedisConstants.REDIS_STREAM_QUEUE_ORDER ;//stream String groupKey = RedisConstants.REDIS_STREAM_GROUP_ORDER;// consumer group String cs=RedisConstants.REDIS_STREAM_CONSUMER_ORDER;//consumer while (true) try { { //read from pel List<MapRecord<String, Object, Object>> queueList = stringRedisTemplate.opsForStream() .read(Consumer.from ( groupKey,cs), StreamReadOptions.empty().count(1) , StreamOffset.create(streamKey, ReadOffset.from("0")) ); if(queueList==null ||queueList.isEmpty()) { //未获取到消息 break;//continue do next normal } //处理消息 MapRecord<String, Object, Object> record = queueList.get(0); Map<Object, Object> vq = record.getValue(); VoucherOrder voucherOrder= BeanUtil.fillBeanWithMap(vq,new VoucherOrder(),false); //成功获取 handlerVoucherOrder(voucherOrder); //确认消息 stringRedisTemplate.opsForStream().acknowledge(streamKey,groupKey,record.getId()); } } catch (Exception e) { log.debug("消息队列--peding List 处理异常"); try { Thread.sleep(50); } catch (InterruptedException ex) { throw new RuntimeException(ex); } } } }
订单处理
private IVoucherOrderService proxy; private void handlerVoucherOrder(VoucherOrder voucherOrder) { if(voucherOrder==null || voucherOrder.getUserId()==null) { log.debug("对象为空 或 属性用户ID 为空。"); } // user ID long userID= voucherOrder.getUserId(); RLock lock=redisson.getLock(RedisConstants.LOCK_VOUCHERORDER_KEY+ StrUtil.toString(userID)); boolean islock = lock.tryLock();//active watch dog if(!islock) { log.error("锁创建失败"); } try { //IVoucherOrderService proxy=(IVoucherOrderService)AopContext.currentProxy();//获取spring 对当前对象的代理 proxy.createVoucherOrderByObj(voucherOrder); } catch (IllegalStateException e) { throw new RuntimeException(e); }finally { //lock.unLock(); //my define simple redis lock lock.unlock();//redisson release lock } }
实现类中的方法
@Transactional//因为方法中 订单的操作 和 库存扣减，所以增加事务支持 为防止数据 不同步 public void createVoucherOrderByObj(VoucherOrder voucher) { // user ID if(voucher==null || voucher.getUserId()==null) { log.debug("对象为空 或 属性用户ID 为空。"); return; } long userID=voucher.getUserId(); int count=query().eq("user_id",userID).eq("voucher_id", voucher.getVoucherId()).count(); if(count>0) { log.error("优惠券仅限每人一个 count："+count); return; } //5扣减库存 boolean success=seckillVoucherService.update() .setSql("stock=stock-1") .eq("voucher_id", voucher.getVoucherId()).gt("stock",0) .update(); if(!success) { log.error("扣减券库存失败Obj: voucher.getVoucherId():"+ voucher.getVoucherId()); return; } System.out.println("voucher saved"); boolean ds = save(voucher); }
