redis-缓存设计-信号量设计

非公平信号量

说明

1.通过zset add 和rank来实现是否获取信号量的判断,

2.add时通过当前时间+超时时间 计算的时间设置为score 每次add提前删除过期的0~当前时间

信号量类封装

    public static class RedisSemaphore {
        //线程缓存保存index 用于释放
        ThreadLocal<String> semaphoreValue = new ThreadLocal<>();
        private Integer limit;

        public RedisSemaphore( Integer limit) {
            //因为redis rank从0开始 所以 limit-1
            this.limit = limit-1;
        }

        /**
         * 信号量
         * @param timeout
         * @return
         */
        public boolean acquire( Jedis conn,Integer timeout) {
            String index = UUID.randomUUID().toString();
            //计算过期时间
            Calendar c = Calendar.getInstance();
            c.setTime(new Date());
            c.add(Calendar.SECOND, timeout);
            conn.zadd("semaphore:acquire", c.getTime().getTime(), index);
            //删除过期的
            conn.zremrangeByScore("semaphore:acquire", 0, System.currentTimeMillis());
            //判断是否获得信号量 根据获得的排名来
            Long rank = conn.zrank("semaphore:acquire", index);
            if (rank > limit) {
                //删除
                conn.zrem("semaphore:acquire", index);
                return false;
            }
            //线程缓存保存用于释放
            semaphoreValue.set(index);
            return true;

        }

        public void release( Jedis conn) {
            String index = semaphoreValue.get();
            semaphoreValue.remove();;
            if (index == null) {
                return;
            }
            conn.zrem("semaphore:acquire", index);

        }
    }

测试类

public static void main(String[] args)
            throws Exception {
        Jedis conn = new Jedis("127.0.0.1", 6379);
        conn.flushDB();
        RedisSemaphore redisSemaphore=new RedisSemaphore(11);
        CountDownLatch countDownLatch=new CountDownLatch(11);
        //=====================获取并释放===================
        System.out.println("==================多线程获取并释放信号量结果==================");
        for(int i=0;i<11;i++){
            final int x=i;
            new Thread(new Runnable() {
                int j=x;
                @Override
                public void run() {
                    Jedis conn = new Jedis("127.0.0.1", 6379);

                    System.out.println("获取释放,i"+j+","+redisSemaphore.acquire(conn,30));
                    redisSemaphore.release(conn);
                    countDownLatch.countDown();
                }
            }).start();

        }
        countDownLatch.await();
        //=====================不释放===================
        System.out.println("==================多线程不释放获取信号量结果 下面正常获取表示有上面有正常释放==================");

        for(int i=0;i<12;i++){
            final int x=i;
            new Thread(new Runnable() {
                int j=x;
                @Override
                public void run() {
                    Jedis conn = new Jedis("127.0.0.1", 6379);

                    System.out.println("获取不释放i"+j+","+redisSemaphore.acquire(conn,30));

                }
            }).start();

        }

    }

打印

==================多线程获取并释放信号量结果==================
获取释放,i8,true
获取释放,i7,true
获取释放,i1,true
获取释放,i10,true
获取释放,i3,true
获取释放,i6,true
获取释放,i0,true
获取释放,i4,true
获取释放,i2,true
获取释放,i9,true
获取释放,i5,true
==================多线程不释放获取信号量结果 下面正常获取表示有上面有正常释放==================
获取不释放i1,true
获取不释放i0,true
获取不释放i2,true
获取不释放i3,true
获取不释放i4,true
获取不释放i5,true
获取不释放i8,true
获取不释放i7,true
获取不释放i6,false
获取不释放i11,true
获取不释放i10,true
获取不释放i9,true

公平信号量 

说明

集群情况下 各个服务器时间可能不一致，可能导致不同服务器先后获取信号量，后获取的服务器时间比先获取的时间大，抢占了信号量，通过维护一个原子性的index在redis 通过index的set来获取rank

改动方法

 /**
         * 信号量
         * @param timeout
         * @return
         */
        public boolean acquire( Jedis conn,Integer timeout) {
            String index = UUID.randomUUID().toString();
            //删除过期的
            conn.zremrangeByScore("semaphore:acquire", 0, System.currentTimeMillis());
            ZParams zParams=new ZParams();
            zParams.weightsByDouble(1,0);//第一个集合的socre权重设置为最大 合并后取第一个集合的socre作为新的集合score
            //跟原子性index的集合 做交集 相当于通过index socre的集合进行过期的删除
            conn.zinterstore("semaphore:acquire2", zParams,"emaphore:acquire:index", "semaphore:acquire2");
            //计算过期时间
            Calendar c = Calendar.getInstance();
            c.setTime(new Date());
            c.add(Calendar.SECOND, timeout);
            conn.zadd("semaphore:acquire", c.getTime().getTime(), index);
            conn.zadd("semaphore:acquire2", conn.incr("semaphore:acquire:index"), index);
            //判断是否获得信号量 根据获得的排名来
            Long rank = conn.zrank("semaphore:acquire2", index);
            if (rank > limit) {
                //删除
                conn.zrem("semaphore:acquire2", index);
                conn.zrem("semaphore:acquire", index);
                return false;
            }
            //线程缓存保存用于释放
            semaphoreValue.set(index);
            return true;

        }

消除竞争

a incr 后得到5   b incr得到6   b先sadd  判断rank 成功，这个时候a 又sadd  判断rank成功导致信号量比limit多 可以在外面加一层分布式锁