Spring Boot實現數據訪問計數器方案詳解

目錄1、數據訪問計數器2、代碼實現2.1、方案說明2.2、代碼2.3、調用1、數據訪問計數器

  在Spring Boot項目中，有時需要數據訪問計數器。大致有下列三種情形：

1）純計數：如登錄的密碼錯誤計數，超過門限N次，則表示計數器滿，此時可進行下一步處理，如鎖定該賬戶。

2）時間滑動窗口：設窗口寬度為T，如果窗口中尾幀時間與首幀時間差大于T，則表示計數器滿。

  例如使用redis緩存時，使用key查詢redis中數據，如果有此key數據，則返回對象數據；如無此key數據，則查詢數據庫，但如果一直都無此key數據，從而反復查詢數據庫，顯然有問題。此時，可使用時間滑動窗口，對于查詢的失敗的key，距離首幀T時間（如1分鐘）內，不再查詢數據庫，而是直接返回無此數據，直到新查詢的時間超過T，更新滑窗首幀為新時間，并執行一次查詢數據庫操作。

3）時間滑動窗口+計數：這往往在需要進行限流處理的場景使用。如T時間（如1分鐘）內，相同key的訪問次數超過超過門限N，則表示計數器滿，此時進行限流處理。

2、代碼實現2.1、方案說明

1）使用字典來管理不同的key，因為不同的key需要單獨計數。

2）上述三種情況，使用類型屬性區分，并在構造函數中進行設置。

3）滑動窗口使用雙向隊列Deque來實現。

4）考慮到訪問并發性，讀取或更新時，加鎖保護。

2.2、代碼

package com.abc.example.service;import java.util.ArrayDeque;import java.util.Deque;import java.util.HashMap;import java.util.Map;/** * @className: DacService * @description: 數據訪問計數服務類 * @summary: * @history: * ------------------------------------------------------------------------------ * dateversionmodifierremarks * ------------------------------------------------------------------------------ * 2021/08/031.0.0sheng.zheng初版 * */public class DacService {// 計數器類型：1-數量；2-時間窗口；3-時間窗口+數量private int counterType; // 計數器數量門限private int counterThreshold = 5;// 時間窗口長度，單位毫秒private int windowSize = 60000;// 對象key的訪問計數器private Map<String,Integer> itemMap;// 對象key的訪問滑動窗口private Map<String,Deque<Long>> itemSlideWindowMap;/** * 構造函數 * @param counterType: 計數器類型，值為1，2，3之一 * @param counterThreshold: 計數器數量門限，如果類型為1或3，需要此值 * @param windowSize: 窗口時間長度，如果為類型為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) { // 如果與計數器有關 itemMap = new HashMap<String,Integer>();}else if (counterType == 2 || counterType == 3) { // 如果與滑動窗口有關 itemSlideWindowMap = new HashMap<String,Deque<Long>>();}}/** * * @methodName: isItemKeyFull * @description: 對象key的計數是否將滿 * @param itemKey: 對象key * @param timeMillis : 時間戳，毫秒數，如為滑窗類計數器，使用此參數值 * @return: 滿返回true，否則返回false * @history: * ------------------------------------------------------------------------------ * dateversionmodifierremarks * ------------------------------------------------------------------------------ * 2021/08/031.0.0sheng.zheng初版 * 2021/08/081.0.1sheng.zheng支持多種類型計數器 * */public boolean isItemKeyFull(String itemKey,Long timeMillis) {boolean bRet = false;if (this.counterType == 1) { // 如果為計數器類型 if (itemMap.containsKey(itemKey)) {synchronized(itemMap) { Integer value = itemMap.get(itemKey); // 如果計數器將超越門限 if (value >= this.counterThreshold - 1) {bRet = true; }} }else {// 新的對象key，視業務需要，取值true或falsebRet = true; }}else if(this.counterType == 2){ // 如果為滑窗類型 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) { // 如果窗口將滿 bRet = true; } } } }else {// 新的對象key，視業務需要，取值true或falsebRet = true; }}else if(this.counterType == 3){ // 如果為滑窗+數量類型 if (itemSlideWindowMap.containsKey(itemKey)) {Deque<Long> itemQueue = itemSlideWindowMap.get(itemKey);synchronized(itemQueue) { Long head = 0L; // 循環處理頭部數據，確保新數據幀加入后，維持窗口寬度 while(true) { // 取得頭部數據 head = itemQueue.peekFirst(); if (head == null || timeMillis - head <= this.windowSize) { break;}// 移除頭部itemQueue.remove(); } if (itemQueue.size() >= this.counterThreshold -1) {// 如果窗口數量將滿bRet = true; }} }else {// 新的對象key，視業務需要，取值true或falsebRet = true; }}return bRet;}/** * * @methodName: resetItemKey * @description: 復位對象key的計數 * @param itemKey: 對象key * @history: * ------------------------------------------------------------------------------ * dateversionmodifierremarks * ------------------------------------------------------------------------------ * 2021/08/031.0.0sheng.zheng初版 * 2021/08/081.0.1sheng.zheng支持多種類型計數器 * */public void resetItemKey(String itemKey) {if (this.counterType == 1) { // 如果為計數器類型 if (itemMap.containsKey(itemKey)) {// 更新值，加鎖保護synchronized(itemMap) { itemMap.put(itemKey, 0);} }}else if(this.counterType == 2){ // 如果為滑窗類型 // 清空 if (itemSlideWindowMap.containsKey(itemKey)) {Deque<Long> itemQueue = itemSlideWindowMap.get(itemKey);if (itemQueue.size() > 0) { // 加鎖保護 synchronized(itemQueue) { // 清空 itemQueue.clear(); }} }}else if(this.counterType == 3){ // 如果為滑窗+數量類型 if (itemSlideWindowMap.containsKey(itemKey)) {Deque<Long> itemQueue = itemSlideWindowMap.get(itemKey);synchronized(itemQueue) { // 清空 itemQueue.clear();} }}}/** * * @methodName: putItemkey * @description: 更新對象key的計數 * @param itemKey: 對象key * @param timeMillis : 時間戳，毫秒數，如為滑窗類計數器，使用此參數值 * @history: * ------------------------------------------------------------------------------ * dateversionmodifierremarks * ------------------------------------------------------------------------------ * 2021/08/031.0.0sheng.zheng初版 * 2021/08/081.0.1sheng.zheng支持多種類型計數器 * */public void putItemkey(String itemKey,Long timeMillis) {if (this.counterType == 1) { // 如果為計數器類型 if (itemMap.containsKey(itemKey)) {// 更新值，加鎖保護synchronized(itemMap) { Integer value = itemMap.get(itemKey); // 計數器+1 value ++; itemMap.put(itemKey, value);} }else {// 新key值，加鎖保護synchronized(itemMap) { itemMap.put(itemKey, 1);} }}else if(this.counterType == 2){ // 如果為滑窗類型 if (itemSlideWindowMap.containsKey(itemKey)) {Deque<Long> itemQueue = itemSlideWindowMap.get(itemKey);// 加鎖保護synchronized(itemQueue) { // 加入 itemQueue.add(timeMillis);} }else {// 新key值，加鎖保護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){ // 如果為滑窗+數量類型 if (itemSlideWindowMap.containsKey(itemKey)) {Deque<Long> itemQueue = itemSlideWindowMap.get(itemKey);// 加鎖保護synchronized(itemQueue) { Long head = 0L; // 循環處理頭部數據 while(true) {// 取得頭部數據head = itemQueue.peekFirst();if (head == null || timeMillis - head <= this.windowSize) { break;}// 移除頭部itemQueue.remove(); } // 加入新數據 itemQueue.add(timeMillis);} }else {// 新key值，加鎖保護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: * ------------------------------------------------------------------------------ * dateversionmodifierremarks * ------------------------------------------------------------------------------ * 2021/08/031.0.0sheng.zheng初版 * 2021/08/081.0.1sheng.zheng支持多種類型計數器 * */public void clear() {if (this.counterType == 1) {// 如果為計數器類型synchronized(this) {itemMap.clear();}}else if(this.counterType == 2){// 如果為滑窗類型synchronized(this) {itemSlideWindowMap.clear();}}else if(this.counterType == 3){// 如果為滑窗+數量類型synchronized(this) {itemSlideWindowMap.clear();}}}}2.3、調用

  要調用計數器，只需在應用類中添加DacService對象，如：

public class DataCommonService {// 數據訪問計數服務類，時間滑動窗口，窗口寬度60秒protected DacService dacService = new DacService(2,0,60000);/** * * @methodName: procNoClassData * @description: 對象組key對應的數據不存在時的處理 * @param classKey: 對象組key * @return: 數據加載成功，返回true,否則為false * @history: * ------------------------------------------------------------------------------ * dateversionmodifierremarks * ------------------------------------------------------------------------------ * 2021/08/081.0.0sheng.zheng初版 * */protected boolean procNoClassData(Object classKey) {boolean bRet = false;String key = getCombineKey(null,classKey);Long currentTime = System.currentTimeMillis();// 判斷計數器是否將滿if (dacService.isItemKeyFull(key,currentTime)) {// 如果計數將滿// 復位dacService.resetItemKey(key);// 從數據庫加載分組數據項bRet = loadGroupItems(classKey);}dacService.putItemkey(key,currentTime);return bRet;}/** * * @methodName: procNoItemData * @description: 對象key對應的數據不存在時的處理 * @param itemKey: 對象key * @param classKey: 對象組key * @return: 數據加載成功，返回true,否則為false * @history: * ------------------------------------------------------------------------------ * dateversionmodifierremarks * ------------------------------------------------------------------------------ * 2021/08/081.0.0sheng.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)) {// 如果計數將滿// 復位dacService.resetItemKey(key);// 從數據庫加載數據項bRet = loadItem(itemKey, classKey);}dacService.putItemkey(key,currentTime);return bRet;}/** * * @methodName: getCombineKey * @description: 獲取組合key值 * @param itemKey: 對象key * @param classKey: 對象組key * @return: 組合key * @history: * ------------------------------------------------------------------------------ * dateversionmodifierremarks * ------------------------------------------------------------------------------ * 2021/08/081.0.0sheng.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：分組數據不存在時的處理。procNoItemData方法：單個數據項不存在時的處理。

  主從關系在數據庫中，較為常見，因此針對分組數據和單個對象key分別編寫了方法；如果key的個數超過2個，可以類似處理。

作者：阿拉伯1999 出處：http://www.cnblogs.com/alabo1999/ 本文版權歸作者和博客園共有，歡迎轉載，但未經作者同意必須保留此段聲明，且在文章頁面明顯位置給出原文連接，否則保留追究法律責任的權利. 養成良好習慣，好文章隨手頂一下。

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