Redis6系列12-大厂真实需求落地案例实战

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1. 案例实战：微信抢红包

1.1 需求分析

  1. 各种节假日，发红包+抢红包，不说了，100%高并发业务要求，不能用mysql来做
  2. 一个总的大红包，会有可能拆分成多个小红包，总金额= 分金额1+分金额2+分金额3......分金额N
  3. 每个人只能抢一次，你需要有记录，比如100块钱，被拆分成10个红包发出去，总计有10个红包，抢一个少一个，总数显示(10/6)直到完，需要记录那些人抢到了红包，重复抢作弊不可以。
  4. 有可能还需要你计时，完整抢完，从发出到全部over，耗时多少？
  5. 红包过期，或者群主人品差，没人抢红包，原封不动退回。
  6. 红包过期，剩余金额可能需要回退到发红包主账户下。

由于是高并发不能用mysql来做，只能用redis，那需要要redis的什么数据类型？

1.2 架构设计

难点：

  • 拆分算法如何:红包其实就是金额，拆分算法如何 ？给你100块，分成10个小红包(金额有可能小概率相同，有2个红包都是2.58)， 如何拆分随机金额设定每个红包里面安装多少钱?
  • 次数限制 :每个人只能抢一次，次数限制
  • 原子性: 每抢走一个红包就减少一个(类似减库存)，那这个就需要保证库存的原子性，不加锁实现

你认为存在redis什么数据类型里面？set ？hash？ list？

关键点：

  1. 发红包
  2. 抢红包
    • 抢，不加锁且原子性，还能支持高并发，
    • 每人一次且有抢红包记录
  3. 记红包
  4. 拆红包算法：
    • 所有人抢到金额之和等于红包金额，不能超过，也不能少于。
    • 每个人至少抢到一分钱。
    • 要保证所有人抢到金额的几率相等。

二倍均值法：

剩余红包金额为M，剩余人数为N，那么有如下公式：

  • 每次抢到的金额 = 随机区间 （0， (剩余红包金额M ÷ 剩余人数N ) X 2） 这个公式，保证了每次随机金额的平均值是相等的，不会因为抢红包的先后顺序而造成不公平。

举个例子：假设有10个人，红包总额100元。

  • 第1次：100÷10 X2 = 20, 所以第一个人的随机范围是（0，20 )，平均可以抢到10元。假设第一个人随机到10元，那么剩余金额是100-10 = 90 元。

  • 第2次：90÷9 X2 = 20, 所以第二个人的随机范围同样是（0，20 )，平均可以抢到10元。假设第二个人随机到10元，那么剩余金额是90-10 = 80 元。

  • 第3次：80÷8 X2 = 20, 所以第三个人的随机范围同样是（0，20 )，平均可以抢到10元。 以此类推，每一次随机范围的均值是相等的。

1.3 编码实现

只写Controller表示即可，代码演示如下：

@RestController
public class RedPackageController
{
    public static final String RED_PACKAGE_KEY = "redpackage:";
    public static final String RED_PACKAGE_CONSUME_KEY = "redpackage:consume:";


    @Resource
    private RedisTemplate redisTemplate;

    /**
     * 拆分+发送红包
     * http://localhost:5555/send?totalMoney=100&redPackageNumber=5
     * @param totalMoney
     * @param redPackageNumber
     * @return
     */
    @RequestMapping("/send")
    public String sendRedPackage(int totalMoney,int redPackageNumber)
    {
        //1 拆红包，总金额拆分成多少个红包，每个小红包里面包多少钱
        Integer[] splitRedPackages = splitRedPackage(totalMoney, redPackageNumber);
        //2 红包的全局ID
        String key = RED_PACKAGE_KEY+IdUtil.simpleUUID();
        //3 采用list存储红包并设置过期时间
        redisTemplate.opsForList().leftPushAll(key,splitRedPackages);
        redisTemplate.expire(key,1,TimeUnit.DAYS);
        return key+"\t"+"\t"+ Ints.asList(Arrays.stream(splitRedPackages).mapToInt(Integer::valueOf).toArray());
    }

    /**
     * http://localhost:5555/rob?redPackageKey=上一步的红包UUID&userId=1
     * @param redPackageKey
     * @param userId
     * @return
     */
    @RequestMapping("/rob")
    public String rodRedPackage(String redPackageKey,String userId)
    {
        //1 验证某个用户是否抢过红包
        Object redPackage = redisTemplate.opsForHash().get(RED_PACKAGE_CONSUME_KEY + redPackageKey, userId);
        //2 没有抢过就开抢，否则返回-2表示抢过
        if (redPackage == null) {
            // 2.1 从list里面出队一个红包，抢到了一个
            Object partRedPackage = redisTemplate.opsForList().leftPop(RED_PACKAGE_KEY + redPackageKey);
            if (partRedPackage != null) {
                //2.2 抢到手后，记录进去hash表示谁抢到了多少钱的某一个红包
                redisTemplate.opsForHash().put(RED_PACKAGE_CONSUME_KEY + redPackageKey,userId,partRedPackage);
                System.out.println("用户: "+userId+"\t 抢到多少钱红包: "+partRedPackage);
                //TODO 后续异步进mysql或者RabbitMQ进一步处理
                return String.valueOf(partRedPackage);
            }
            //抢完
            return "errorCode:-1,红包抢完了";
        }
        //3 某个用户抢过了，不可以作弊重新抢
        return "errorCode:-2,   message: "+"\t"+userId+" 用户你已经抢过红包了";
    }

    /**
     * 1 拆完红包总金额+每个小红包金额别太离谱
     * @param totalMoney
     * @param redPackageNumber
     * @return
     */
    private Integer[] splitRedPackage(int totalMoney, int redPackageNumber)
    {
        int useMoney = 0;
        Integer[] redPackageNumbers = new Integer[redPackageNumber];
        Random random = new Random();

        for (int i = 0; i < redPackageNumber; i++)
        {
            if(i == redPackageNumber - 1)
            {
                redPackageNumbers[i] = totalMoney - useMoney;
            }else{
                int avgMoney = (totalMoney - useMoney) * 2 / (redPackageNumber - i);
                redPackageNumbers[i] = 1 + random.nextInt(avgMoney - 1);
            }
            useMoney = useMoney + redPackageNumbers[i];
        }
        return redPackageNumbers;
    }
}

多学一手：上述案例有许多红包记录了，如何批量删除?

[root@hsfuxbeao]# redis-cli keys "red*" | xargs redis-cli del
(integer) 3

2. 案例实战：B站视频、淘宝购物分享短连接推广

2.1 需求分析

真实生产案例如下：

  1. B站视频推广短链接

image.png
分享出去的地址为：b23.tv/xIPwAV
映射真实地址为：www.bilibili.com/video/BV1Hy…

  1. 购物推广链接
    分享出去的短链为：m.mi.com/t/Rw9E6M
    映射成真实地址为：m.mi.com/commodity/d…

长链接转短链接的好处如下：

  • 简单方便，利与推广
  • http传输好了很多，有助于带宽节约和高并发
  • 防止尾巴参数泄密，不安全

2.2 架构设计

难点：

  1. 短链接映射算法如何编写？
  2. 通过映射算法后，跳转到真实地址，如何编写？
  3. 短：长 url的映射，你觉得用redis里面的那个结构?

短链接算法：

  • 新浪使用短链接主要是因为微博只允许发144 字，如果链接地址太长的话，那么发送的字数将大大减少。

短链接的主要职责就是把原始链接很长的地址压缩成只有6 个字母的短链接地址，当我们点击这6 个字母的链接后，我们又可以跳转到原始的真实链接地址。

短链接算法Coding，代码演示如下：

public class ShortUrlUtils
{
    //26+26+10=62
    public static  final  String[] chars = new String[]{"a", "b", "c", "d", "e", "f", "g", "h",
            "i", "j", "k", "l", "m", "n", "o", "p", "q", "r", "s", "t",
            "u", "v", "w", "x", "y", "z", "0", "1", "2", "3", "4", "5",
            "6", "7", "8", "9", "A", "B", "C", "D", "E", "F", "G", "H",
            "I", "J", "K", "L", "M", "N", "O", "P", "Q", "R", "S", "T",
            "U", "V", "W", "X", "Y", "Z"};

    /**
     * 一个长链接URL转换为4个短KEY
     　思路：
     　　1)将长网址md5生成32位签名串,分为4段, 每段8个字节;
     　　2)对这四段循环处理, 取8个字节, 将他看成16进制串与0x3fffffff(30位1)与操作, 即超过30位的忽略处理;
     　　3)这30位分成6段, 每5位的数字作为字母表的索引取得特定字符, 依次进行获得6位字符串;
     　　4)总的md5串可以获得4个6位串; 取里面的任意一个就可作为这个长url的短url地址;
     * 当我们点击这6个字母的链接后，我们又可以跳转到原始的真实链接地址。
     */
    public static String[] shortUrl(String url) {
        // 对传入网址进行 MD5 加密
        String sMD5EncryptResult = DigestUtils.md5Hex(url);
        System.out.println("---------------sMD5EncryptResult: "+sMD5EncryptResult);
        System.out.println();
        //md5处理后是32位
        String hex = sMD5EncryptResult;
        //切割为4组，每组8个字符, 32 = 4 *  8
        String[] resUrl = new String[4];

        for (int i = 0; i < 4; i++) {
            //取出8位字符串，md5 32位，按照8位一组字符,被切割为4组
            String sTempSubString = hex.substring(i * 8, i * 8 + 8);
            System.out.println("---------------sTempSubString: "+sTempSubString);
            //System.out.println("-sTempSubString作为16进制的表示"+Long.parseLong(sTempSubString, 16));

            //把加密字符按照8位一组16进制与 0x3FFFFFFF 进行位与运算
            // 这里需要使用 long 型来转换，因为 Inteper .parseInt() 只能处理 31 位 , 首位为符号位 , 如果不用 long ，则会越界
            long lHexLong = 0x3FFFFFFF & Long.parseLong(sTempSubString, 16);
            System.out.println("---------lHexLong: "+lHexLong);

            String outChars = "";
            for (int j = 0; j < 6; j++) {
                //0x0000003D它的10进制是61，61代表最上面定义的chars数组长度62的0到61的坐标。
                //0x0000003D & lHexLong进行位与运算，就是格式化为6位，即保证了index绝对是61以内的值
                long index = 0x0000003D & lHexLong;
                System.out.println("----------index: "+index);
                // 按照下标index把从chars数组取得的字符逐个相加
                outChars += chars[(int) index];
                //每次循环按位移5位，因为30位的二进制，分6次循环，即每次右移5位
                lHexLong = lHexLong >> 5;
            }
            // 把字符串存入对应索引的输出数组,会产生一组6位字符串
            resUrl[i] = outChars;
        }
        return resUrl;
    }


    /**
     * 测试类
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        // 长连接
        String longUrl = "https://www.bilibili.com/video/BV1Hy4y1B78T?p=1&share_medium=android&share_plat=android&share_source=COPY&share_tag=s_i&timestamp=1605941821&unique_k=xIPwAV";

        // 转换成的短链接后6位码，返回4个短链接
        String[] shortCodeArray = shortUrl(longUrl);

        for (int i = 0; i < shortCodeArray.length; i++) {
            // 任意一个都可以作为短链接码
            System.out.println(shortCodeArray[i]);
        }
    }
}

2.3 编码实现

只写Controller表示即可，关键点如下：

  • 短链接算法
  • 长短链接映射的要求，需要Redis存在hash结构里面short：long
  • 请求重定向

代码演示如下：

@RestController
public class ShortUrlController
{
    private  final static  String SHORT_URL_KEY="short:url";

    @Resource
    private HttpServletResponse response;

    @Resource
    private RedisTemplate redisTemplate;

    /**
     * 长链接转换为短链接
     * 实现原理：长链接转换为短加密串key，然后存储在redis的hash结构中。
     */
    @GetMapping(value = "/encode")
    public String encode(String longUrl) {
        //一个长链接url转换为4个短加密串key
        String [] keys= ShortUrlUtils.shortUrl(longUrl);
        //任意取出其中一个，我们就拿第一个
        String shortUrlKey=keys[0];
        //用hash存储，key=加密串，value=原始url
        this.redisTemplate.opsForHash().put(SHORT_URL_KEY,shortUrlKey,longUrl);
        System.out.println("长链接: "+longUrl+"\t"+"转换短链接: "+shortUrlKey);

        return "http://127.0.0.1:5555/"+shortUrlKey;
    }

    /**
     * 重定向到原始的URL
     * 实现原理：通过短加密串KEY到redis找出原始URL，然后重定向出去
     */
    @GetMapping(value = "/decode/{shortUrlKey}")
    public void decode(@PathVariable String shortUrlKey) {
        //到redis中把原始url找出来
        String url=(String) this.redisTemplate.opsForHash().get(SHORT_URL_KEY,shortUrlKey);
        System.out.println("----真实长地址url: "+url);
        try {
            //重定向到原始的url
            response.sendRedirect(url);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
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