Redis 非缓存核心场景及实例说明

Redis 非缓存核心场景及实例说明

一、分布式锁

分布式锁用于解决分布式系统中多节点竞争同一资源的问题，确保操作原子性。Redis 实现分布式锁的核心思路是利用键的唯一性和原子命令，通常基于 Redisson 框架简化实现（底层依赖 Redis 命令）。

实例：电商秒杀场景中防止库存超卖。假设某商品库存为 100 件，多台应用服务器同时处理用户抢购请求，需通过分布式锁保证"查库存-扣库存"操作的原子性。

1. 应用节点通过 Redisson 获取锁：RLock lock = redisson.getLock("seckill:lock:goodsId123")，底层会执行 SET seckill:lock:goodsId123 value NX PX 30000（NX 表示键不存在时才创建，PX 表示设置 30 秒过期时间，避免死锁）。
2. 获取锁成功后，查询 Redis 中的商品库存：GET goods:stock:123，若库存 > 0，则执行扣库存操作：DECR goods:stock:123。
3. 操作完成后释放锁：lock.unlock()，底层会删除锁键。若节点意外宕机，锁键会因过期时间自动删除，避免长期占用锁资源。

二、限流

限流用于控制单位时间内接口的请求次数，防止系统因高并发过载。Redis 通常结合 Lua 脚本或 Redisson 实现，常见算法有令牌桶、漏桶等，Redisson 的 RRateLimiter 封装了限流逻辑，底层依赖 Redis 数据结构和 Lua 脚本保证原子性。

实例：API 接口限流，限制单个用户每分钟最多发起 60 次请求（即每秒 1 次）。

1. 使用 Redisson 创建限流器：RRateLimiter limiter = redisson.getRateLimiter("api:limiter:userId456")，设置限流规则：limiter.trySetRate(RateType.PER_USER, 60, 1, RateIntervalUnit.MINUTES)（表示每个用户每分钟最多 60 次请求）。
2. 每次用户发起请求前，调用 boolean allowed = limiter.tryAcquire(1)（尝试获取 1 个"令牌"）。若返回 true，则允许请求；若返回 false，则拒绝请求并返回"请求过于频繁"。
3. 底层通过 Redis 的 zset 存储请求时间戳，结合 Lua 脚本计算单位时间内的请求次数，确保限流逻辑的原子性和准确性，避免多节点计数偏差。

三、消息队列

Redis 可通过 List、Pub/Sub、Stream 三种方式实现消息队列，其中 Stream 是 Redis 5.0 新增的专门用于消息队列的数据结构，支持持久化、ACK 机制、消费组等特性，解决了 List 和 Pub/Sub 的消息丢失、堆积问题。

实例：订单状态变更通知，当订单从"待支付"变为"已支付"时，需通知库存系统扣减库存、通知物流系统创建物流单。

1. 生产者（订单系统）向 Stream 发送消息：XADD order:status:stream * orderId 789 status PAID（* 表示由 Redis 生成唯一消息 ID，包含时间戳和序列号；orderId 和 status 是消息内容）。
2. 消费者组（库存系统、物流系统）创建并订阅 Stream：先创建消费组 XGROUP CREATE order:status:stream group:stock 0（0 表示从最早的消息开始消费），再通过 XREADGROUP GROUP group:stock consumer:stock 0 COUNT 1 BLOCK 0 STREAMS order:status:stream > 阻塞读取消息（> 表示读取未被消费的消息）。
3. 消费者处理完消息后，发送 ACK 确认：XACK order:status:stream group:stock 消息ID，标记消息已处理，避免重复消费。若消费者宕机，未 ACK 的消息会留在"挂起队列"，其他消费者可通过 XPENDING 查询并重新处理，保证消息不丢失。

四、延时队列

延时队列用于处理"延迟执行"的任务，如订单超时未支付自动取消、红包 24 小时未领取自动退还。Redis 实现延时队列的主流方式是 Redisson 的 RDelayedQueue，底层基于 zset 存储任务（以"任务执行时间戳"为分数），结合定时任务扫描到期任务。

实例：订单超时未支付自动取消，设置订单创建后 30 分钟未支付则取消。

1. 创建 Redisson 客户端并初始化延时队列：RBlockingQueue<String> blockingQueue = redisson.getBlockingQueue("order:delay:queue"); RDelayedQueue<String> delayedQueue = redisson.getDelayedQueue(blockingQueue);。
2. 订单创建时，将订单 ID 放入延时队列并设置延迟时间：delayedQueue.offer("orderId789", 30, TimeUnit.MINUTES)（表示 30 分钟后该订单 ID 会被放入阻塞队列）。
3. 消费者（订单处理系统）启动线程，通过 String orderId = blockingQueue.take() 阻塞获取到期的订单 ID，然后执行取消逻辑（如更新订单状态为"已取消"、恢复商品库存）。
4. 底层通过 zset 存储订单 ID 和到期时间戳，Redisson 后台线程定期扫描 zset，将分数（到期时间戳）小于当前时间的任务移动到阻塞队列，实现延时触发。同时，Redis 持久化机制（RDB/AOF）确保任务在 Redis 宕机后不丢失，重启后可继续执行。