Redis实战之限制操作频率

对相似的业务场景进行分析，发现本质问题并设计通用的解决方案基于redis特性，相对简单的实现通用的频率限制功能

场景

场景1

留言功能限制，30秒内只能评论10次，超出次数不让能再评论，并提示：过于频繁

场景2

点赞功能限制，10秒内只能点赞10次，超出次数后不能再点赞，并封印1个小时，提示：过于频繁，被禁止操作1小时

场景3

上传记录功能，需要限制一天只能上传 100次，超出次数不让能再上传，并提示：超出今日上线

抽离本质

在业务开发的过程中，我们不断的参与各种业务场景的方案设计，往往很容易碰到很类似的场景，只不过当前所属的业务模块不一样，其实这些需求的本质是解决同一个问题，当我们遇到这种场景的时候，我们需要根据自己经验分析抽离出需求的本质问题，实现一个通用的解决方案，这可能就是区别于你是有灵魂的工程师还是cp（copy paste）最强王者吧。

勾画功能逻辑流程图，方便理解：

通过分析上面的需求场景，其实他们有很多相似的地方，我们可以把需求场景抽离成：

时间范围X秒内
限制操作数Y次
超出封印时间Z（秒/具体时间）
超出不让再操作，并提示

（最小时间单位用秒：天/小时/分钟都可换算成秒，用秒可以解决更多的场景）

如果把功能抽离成一个通用函数是不是大概是这样：

<?php
/**
 * 频率限制
 * @param string $action 操作动作
 * @param int $userId 发起操作的用户ID
 * @param int $time 时间范围X秒内
 * @param int $number 限制操作数Y次
 * @param array $expire 超出封印时间Z ['type'=>1,'ttl'=>过期时间/秒] ['type'=>2,'ttl'=>具体过期时间戳] 二选一
 * @return bool
 * @throws \Exception
 */
public static function frequencyLimit(string $action, int $userId, int $time, int $number, $expire = [])
{
    // todo 根据用户操作动作时间范围，进行频率的控制和失效释放
}

解决方案落地

功能需要进行用户时间内，操作动作，操作次数存储，失效过期的清理，这里主角：redis 终于登场了，基于redis特性，incr的原子操作和key 支持过期机制，内存存储的效率优势，可以相对简单灵活并且又高效的完成目的。

通用功能的代码实现：

<?php
/**
 * 频率限制
 * @param string $action 操作动作
 * @param int $userId 发起操作的用户ID
 * @param int $time 时间范围X秒内
 * @param int $number 限制操作数Y次
 * @param array $expire  超出封印时间Z ['type'=>1,'ttl'=>过期时间/秒] ['type'=>2,'ttl'=>具体过期时间戳] 二选一
 * @return bool
 * @throws \Exception
 */
public function frequencyLimit(string $action, int $userId, int $time, int $number, $expire = [])
{
    if (empty($action) || $userId <= 0 || $time <= 0 || $number <= 0) {
        throw new \Exception('非法参数');
    }
    $key = 'act:limit:' . $action . ':' . $userId;
    $r = RedisClient::connect();
    //获取当前累计次数
    $current = intval($r->get($key));
    if ($current >= $number) return false;
    //累计并返回最新值
    $current = $r->incr($key);
    //第一次累加，设置控制操作频率的有效时间
    if ($current === 1) $r->expire($key, $time);
    //未超出限制次数先放过
    if ($current < $number) return true;
    //超出后根据需要重新设置过期失效时间 $current === $number 判断保证只重新设置一次
    $type = empty($expire['type']) ? 0 : intval($expire['type']);
    $ttl = empty($expire['ttl']) ? 0 : intval($expire['ttl']);
    if ($current === $number && $ttl > 0 && in_array($type, [1, 2])) {
        if ($type === 1) $r->expire($key, $ttl);
        if ($type === 2) $r->expireAt($key, $ttl);
    }
    return false;
}
//场景1

/**
 * 评论限制
 * @param int $userId
 * @return bool|string
 */
public function doComment(int $userId)
{
    try {
        $pass = FrequencyLimit::doHandle('comment', $userId, 30, 10);
        if (!$pass) return '过于频繁';
        // todo 评论逻辑
        return true;
    } catch (\Exception $e) {
        return $e->getMessage();
    }
}

//场景2
/**
 * 点赞限制
 * @param int $userId
 * @return bool|string
 */
public function doLike(int $userId)
{
    try {
        $pass = FrequencyLimit::doHandle('like', $userId, 10, 10, ['type' => 1, 'ttl' => 1 * 60 * 60]);
        if (!$pass) return '过于频繁，被禁止操作1小时';
        // todo 点赞逻辑
        return true;
    } catch (\Exception $e) {
        return $e->getMessage();
    }
}

//场景3

/**
 * 上传限制
 * @param int $userId
 * @return bool|string
 */
public function doUpload(int $userId)
{
    try {
        $expire = strtotime(date('Y-m-d', strtotime(+1 . 'days')));
        $pass = FrequencyLimit::doHandle('upload', $userId, 1 * 24 * 60 * 60, 100, ['type' => 2, 'ttl' => $expire]);
        if (!$pass) return '超出今日上线';
        // todo 上传逻辑
        return true;
    } catch (\Exception $e) {
        return $e->getMessage();
    }
}

//场景N

编码上可以根据你设计这个通用方案的复杂度进行进一步抽象，如抽象成频率限制的功能类等

总结

对相似的业务场景进行分析，发现本质问题并设计通用的解决方案

基于redis特性，相对简单的实现通用的频率限制功能

发表于 2020-06-12 13:26
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