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Spring Boot实现数据访问计数器方案详解

转载 作者:qq735679552 更新时间:2022-09-27 22:32:09 26 4
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1、数据访问计数器

  在Spring Boot项目中,有时需要数据访问计数器。大致有下列三种情形:

1)纯计数:如登录的密码错误计数,超过门限N次,则表示计数器满,此时可进行下一步处理,如锁定该账户.

2)时间滑动窗口:设窗口宽度为T,如果窗口中尾帧时间与首帧时间差大于T,则表示计数器满.

  例如使用redis缓存时,使用key查询redis中数据,如果有此key数据,则返回对象数据;如无此key数据,则查询数据库,但如果一直都无此key数据,从而反复查询数据库,显然有问题。此时,可使用时间滑动窗口,对于查询的失败的key,距离首帧T时间(如1分钟)内,不再查询数据库,而是直接返回无此数据,直到新查询的时间超过T,更新滑窗首帧为新时间,并执行一次查询数据库操作.

3)时间滑动窗口+计数:这往往在需要进行限流处理的场景使用。如T时间(如1分钟)内,相同key的访问次数超过超过门限N,则表示计数器满,此时进行限流处理.

2、代码实现

2.1、方案说明

1)使用字典来管理不同的key,因为不同的key需要单独计数.

2)上述三种情况,使用类型属性区分,并在构造函数中进行设置.

3)滑动窗口使用双向队列Deque来实现.

4)考虑到访问并发性,读取或更新时,加锁保护.

2.2、代码

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package com.abc.example.service;
 
import java.util.ArrayDeque;
import java.util.Deque;
import java.util.HashMap;
import java.util. Map ;
 
 
/ * *
  * @className   : DacService
  * @description : 数据访问计数服务类
  * @summary     :
  * @history     :
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  * 2021 / 08 / 03   1.0 . 0       sheng.zheng     初版
  *
  * /
public class DacService {
    
     / / 计数器类型: 1 - 数量; 2 - 时间窗口; 3 - 时间窗口 + 数量
     private int counterType;
    
     / / 计数器数量门限
     private int counterThreshold = 5 ;
    
     / / 时间窗口长度,单位毫秒
     private int windowSize = 60000 ;
    
     / / 对象key的访问计数器
     private Map <String,Integer> itemMap;
 
     / / 对象key的访问滑动窗口
     private Map <String,Deque< Long >> itemSlideWindowMap;
    
     / * *
      * 构造函数
      * @param counterType       : 计数器类型,值为 1 2 3 之一
      * @param counterThreshold  : 计数器数量门限,如果类型为 1 3 ,需要此值
      * @param windowSize        : 窗口时间长度,如果为类型为 2 , 3 ,需要此值
      * /
     public DacService( int counterType, int counterThreshold, int windowSize) {
         this.counterType = counterType;
         this.counterThreshold = counterThreshold;
         this.windowSize = windowSize;
        
         if (counterType = = 1 ) {
             / / 如果与计数器有关
             itemMap = new HashMap<String,Integer>();
         } else if (counterType = = 2 || counterType = = 3 ) {
             / / 如果与滑动窗口有关
             itemSlideWindowMap = new HashMap<String,Deque< Long >>();
         }
     }      
        
     / * *
      *
      * @methodName      : isItemKeyFull
      * @description     : 对象key的计数是否将满
      * @param itemKey   : 对象key
      * @param timeMillis    : 时间戳,毫秒数,如为滑窗类计数器,使用此参数值
      * @ return      : 满返回true,否则返回false
      * @history     :
      * - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
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      * 2021 / 08 / 03   1.0 . 0       sheng.zheng     初版
      * 2021 / 08 / 08   1.0 . 1       sheng.zheng     支持多种类型计数器
      *
      * /
     public boolean isItemKeyFull(String itemKey, Long timeMillis) {
         boolean bRet = false;
        
         if (this.counterType = = 1 ) {
             / / 如果为计数器类型        
             if (itemMap.containsKey(itemKey)) {
             synchronized(itemMap) {
                 Integer value = itemMap.get(itemKey);
                 / / 如果计数器将超越门限
                 if (value > = this.counterThreshold - 1 ) {
                     bRet = true;
                 }                  
             }
             } else {
                 / / 新的对象key,视业务需要,取值true或false
             bRet = true;
             }
         } else if (this.counterType = = 2 ){
             / / 如果为滑窗类型         
             if (itemSlideWindowMap.containsKey(itemKey)) {
               Deque< Long > itemQueue = itemSlideWindowMap.get(itemKey);
               synchronized(itemQueue) {
                   if (itemQueue.size() > 0 ) {
                   Long head = itemQueue.getFirst();
                   if (timeMillis - head > = this.windowSize) {
                       / / 如果窗口将满
                       bRet = true;
                   }
                   }                                
               }
             } else {
                 / / 新的对象key,视业务需要,取值true或false
             bRet = true;               
             }          
         } else if (this.counterType = = 3 ){
             / / 如果为滑窗 + 数量类型
             if (itemSlideWindowMap.containsKey(itemKey)) {
                 Deque< Long > itemQueue = itemSlideWindowMap.get(itemKey);
             synchronized(itemQueue) {
                 Long head = 0L ;
                 / / 循环处理头部数据,确保新数据帧加入后,维持窗口宽度
                 while (true) {
                     / / 取得头部数据
                     head = itemQueue.peekFirst();
                     if (head = = null || timeMillis - head < = this.windowSize) {
                         break ;
                 }
                 / / 移除头部
                 itemQueue.remove();
                 }  
                 if (itemQueue.size() > = this.counterThreshold - 1 ) {
                     / / 如果窗口数量将满
                 bRet = true;
                 }                                          
             }
             } else {
             / / 新的对象key,视业务需要,取值true或false
             bRet = true;               
             }          
         }
        
         return bRet;       
     }
        
     / * *
      *
      * @methodName      : resetItemKey
      * @description     : 复位对象key的计数
      * @param itemKey   : 对象key
      * @history     :
      * - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
      * date         version     modifier        remarks                  
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      * 2021 / 08 / 03   1.0 . 0       sheng.zheng     初版
      * 2021 / 08 / 08   1.0 . 1       sheng.zheng     支持多种类型计数器
      *
      * /
     public void resetItemKey(String itemKey) {
         if (this.counterType = = 1 ) {
             / / 如果为计数器类型
             if (itemMap.containsKey(itemKey)) {
                 / / 更新值,加锁保护
             synchronized(itemMap) {
                 itemMap.put(itemKey, 0 );
             }          
             }      
         } else if (this.counterType = = 2 ){
             / / 如果为滑窗类型
             / / 清空
             if (itemSlideWindowMap.containsKey(itemKey)) {
                 Deque< Long > itemQueue = itemSlideWindowMap.get(itemKey);
             if (itemQueue.size() > 0 ) {
                 / / 加锁保护
                 synchronized(itemQueue) {
                   / / 清空
                   itemQueue.clear();
                 }                              
             }
             }                      
         } else if (this.counterType = = 3 ){
             / / 如果为滑窗 + 数量类型
             if (itemSlideWindowMap.containsKey(itemKey)) {
                 Deque< Long > itemQueue = itemSlideWindowMap.get(itemKey);
             synchronized(itemQueue) {
                 / / 清空
                 itemQueue.clear();
             }
             }
         }
     }
    
     / * *
      *
      * @methodName      : putItemkey
      * @description     : 更新对象key的计数
      * @param itemKey   : 对象key
      * @param timeMillis    : 时间戳,毫秒数,如为滑窗类计数器,使用此参数值
      * @history     :
      * - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
      * date         version     modifier        remarks                  
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      * 2021 / 08 / 03   1.0 . 0       sheng.zheng     初版
      * 2021 / 08 / 08   1.0 . 1       sheng.zheng     支持多种类型计数器
      *
      * /
     public void putItemkey(String itemKey, Long timeMillis) {
         if (this.counterType = = 1 ) {
             / / 如果为计数器类型
             if (itemMap.containsKey(itemKey)) {
                 / / 更新值,加锁保护
             synchronized(itemMap) {
                 Integer value = itemMap.get(itemKey);
                 / / 计数器 + 1
                 value + + ;
                 itemMap.put(itemKey, value);
             }
             } else {
                 / / 新key值,加锁保护
             synchronized(itemMap) {
                 itemMap.put(itemKey, 1 );
             }          
             }
         } else if (this.counterType = = 2 ){
             / / 如果为滑窗类型 
             if (itemSlideWindowMap.containsKey(itemKey)) {
                 Deque< Long > itemQueue = itemSlideWindowMap.get(itemKey);             
             / / 加锁保护
             synchronized(itemQueue) {
                 / / 加入
                 itemQueue.add(timeMillis);
             }                              
             } else {
             / / 新key值,加锁保护
             Deque< Long > itemQueue = new ArrayDeque< Long >();
             synchronized(itemSlideWindowMap) {
                 / / 加入映射表
                 itemSlideWindowMap.put(itemKey, itemQueue);
                 itemQueue.add(timeMillis);
             }
             }
         } else if (this.counterType = = 3 ){
             / / 如果为滑窗 + 数量类型
             if (itemSlideWindowMap.containsKey(itemKey)) {
                 Deque< Long > itemQueue = itemSlideWindowMap.get(itemKey);             
             / / 加锁保护
             synchronized(itemQueue) {
                 Long head = 0L ;
                 / / 循环处理头部数据
                 while (true) {
                     / / 取得头部数据
                 head = itemQueue.peekFirst();
                 if (head = = null || timeMillis - head < = this.windowSize) {
                     break ;
                 }
                 / / 移除头部
                 itemQueue.remove();
                 }
                 / / 加入新数据
                 itemQueue.add(timeMillis);                 
             }                              
             } else {
             / / 新key值,加锁保护
             Deque< Long > itemQueue = new ArrayDeque< Long >();
             synchronized(itemSlideWindowMap) {
                 / / 加入映射表
                 itemSlideWindowMap.put(itemKey, itemQueue);
                 itemQueue.add(timeMillis);
             }
             }          
         }              
     }
        
     / * *
      *
      * @methodName  : clear
      * @description : 清空字典
      * @history     :
      * - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
      * date         version     modifier        remarks                  
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      * 2021 / 08 / 03   1.0 . 0       sheng.zheng     初版
      * 2021 / 08 / 08   1.0 . 1       sheng.zheng     支持多种类型计数器
      *
      * /
     public void clear() {
         if (this.counterType = = 1 ) {
             / / 如果为计数器类型
             synchronized(this) {
                 itemMap.clear();
             }              
         } else if (this.counterType = = 2 ){
             / / 如果为滑窗类型 
             synchronized(this) {
                 itemSlideWindowMap.clear();
             }              
         } else if (this.counterType = = 3 ){
             / / 如果为滑窗 + 数量类型
             synchronized(this) {
                 itemSlideWindowMap.clear();
             }              
         }          
     }
}

2.3、调用

  要调用计数器,只需在应用类中添加DacService对象,如:

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public class DataCommonService {
     / / 数据访问计数服务类,时间滑动窗口,窗口宽度 60
     protected DacService dacService = new DacService( 2 , 0 , 60000 );
 
     / * *
      *
      * @methodName      : procNoClassData
      * @description     : 对象组key对应的数据不存在时的处理
      * @param classKey  : 对象组key
      * @ return      : 数据加载成功,返回true,否则为false
      * @history     :
      * - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
      * date         version     modifier        remarks                  
      * - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
      * 2021 / 08 / 08   1.0 . 0       sheng.zheng     初版
      *
      * /
     protected boolean procNoClassData( Object classKey) {
         boolean bRet = false;
         String key = getCombineKey(null,classKey);
         Long currentTime = System.currentTimeMillis();
         / / 判断计数器是否将满
         if (dacService.isItemKeyFull(key,currentTime)) {
             / / 如果计数将满
             / / 复位
             dacService.resetItemKey(key);
             / / 从数据库加载分组数据项
             bRet = loadGroupItems(classKey);
         }
         dacService.putItemkey(key,currentTime);
         return bRet;
     }
    
     / * *
      *
      * @methodName      : procNoItemData
      * @description     : 对象key对应的数据不存在时的处理
      * @param itemKey   : 对象key
      * @param classKey  : 对象组key
      * @ return      : 数据加载成功,返回true,否则为false
      * @history     :
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      * 2021 / 08 / 08   1.0 . 0       sheng.zheng     初版
      *
      * /
     protected boolean procNoItemData( Object itemKey, Object classKey) {
         / / 如果itemKey不存在
         boolean bRet = false;
         String key = getCombineKey(itemKey,classKey);
        
         Long currentTime = System.currentTimeMillis();
         if (dacService.isItemKeyFull(key,currentTime)) {
             / / 如果计数将满
             / / 复位
             dacService.resetItemKey(key);
             / / 从数据库加载数据项
             bRet = loadItem(itemKey, classKey);
         }
         dacService.putItemkey(key,currentTime);        
         return bRet;
     }
 
     / * *
      *
      * @methodName      : getCombineKey
      * @description     : 获取组合key值
      * @param itemKey   : 对象key
      * @param classKey  : 对象组key
      * @ return      : 组合key
      * @history     :
      * - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
      * date         version     modifier        remarks                  
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      * 2021 / 08 / 08   1.0 . 0       sheng.zheng     初版
      *
      * /
     protected String getCombineKey( Object itemKey, Object classKey) {
         String sItemKey = (itemKey = = null ? "" : itemKey.toString());
         String sClassKey = (classKey = = null ? "" : classKey.toString());
         String key = "";
         if (!sClassKey.isEmpty()) {
             key = sClassKey;
         }
         if (!sItemKey.isEmpty()) {
             if (!key.isEmpty()) {
                 key + = "-" + sItemKey;
             } else {
                 key = sItemKey;
             }
         }
         return key;
     }
}

  procNoClassData方法:分组数据不存在时的处理。procNoItemData方法:单个数据项不存在时的处理.

  主从关系在数据库中,较为常见,因此针对分组数据和单个对象key分别编写了方法;如果key的个数超过2个,可以类似处理.

作者:阿拉伯1999 出处:http://www.cnblogs.com/alabo1999/ 本文版权归作者和博客园共有,欢迎转载,但未经作者同意必须保留此段声明,且在文章页面明显位置给出原文连接,否则保留追究法律责任的权利. 养成良好习惯,好文章随手顶一下.

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