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Redis實戰記錄之限制操作頻率

前言

最近沉迷于業務開發無法自拔 🤣，有一段時間沒有更新博文了，后續博文內容計劃把一些業務場景下的實戰方案，或者比較好的設計思路進行分享，就不像之前圍繞著一個主題，消耗很多的時間去整理相關內容(憋大招)，后續可能一篇的內容量就沒那么豐富，但是盡可能針對一個點進行更細化，或者更深入的分析，通過不斷分享和自我復盤，進行經驗的沉淀，同時提高博文分享的頻率 🤙

場景

場景1

留言功能限制，30秒內只能評論 10次，超出次數不讓能再評論，并提示：過于頻繁

場景2

點贊功能限制，10秒內只能點贊 10次，超出次數后不能再點贊，并禁止操作 1個小時，提示：過于頻繁，被禁止操作1小時

場景3

上傳記錄功能，限制一天只能上傳 100次，超出次數不讓能再上傳，并提示：超出今日上線

抽離本質

在業務開發的過程中，我們不斷的參與各種業務場景的方案設計，往往很容易碰到很類似的場景，只不過當前所屬的業務模塊不一樣，其實這些需求的本質是解決同一個問題，當遇到這種場景的時候，我們需要根據自己經驗分析抽離出需求的本質問題，實現一個通用的解決方案，讓自己的解決方案更有價值，這可能就是區別于你是有靈魂的工程師還是cp（copy paste）最強王者吧。

分析上面3個業務場景，可以從中發現其中有相似的邏輯，稱它為同類的問題，現在我們就是要抽離這個問題，設計一個通用的解決方案，勾畫相同邏輯流程圖：

通過分析上面的需求場景，抽離出他們都需要的那些條件：

限制對象：用戶
限制操作（評論，點贊，記錄， …）
時間范圍X秒內
限制操作數Y次
超出后禁止操作時間Z（秒/具體時間）
超出后不讓再操作，并提示

（最小時間單位用秒：天/小時/分鐘都可換算成秒，用秒可以解決更多的場景）

如果把功能抽離成一個通用函數是不是大概是這樣：

?php
/**
 * 頻率限制
 * @param string $action 操作動作
 * @param int $userId 發起操作的用戶ID
 * @param int $time 時間范圍X秒內
 * @param int $number 限制操作數Y次
 * @param array $expire 超出封印時間Z ['type'=>1,'ttl'=>過期時間/秒] ['type'=>2,'ttl'=>具體過期時間戳] 二選一
 * @return bool
 * @throws \Exception
 */
public static function frequencyLimit(string $action, int $userId, int $time, int $number, $expire = [])
{
  // todo 根據用戶操作動作時間范圍，進行頻率的控制和失效釋放
}

解決方案落地

功能中需要對用戶發起的操作和時間，以及累計次數進行存儲，并且需要失效過期的清理，如果這個時候我們依賴mysql做存儲，想想都覺的挺痛苦，這里主角：redis 終于登場了，基于redis特性，incr的原子操作和key 支持過期機制，內存存儲的效率優勢，可以相對簡單靈活并且又高效的完成目的。

這里簡單實現個通用功能的代碼：

?php
/**
 * 頻率限制
 * @param string $action 操作動作
 * @param int $userId 發起操作的用戶ID
 * @param int $time 時間范圍X秒內
 * @param int $number 限制操作數Y次
 * @param array $expire 超出封印時間Z ['type'=>1,'ttl'=>過期時間/秒] ['type'=>2,'ttl'=>具體過期時間戳] 二選一
 * @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('非法參數');
  }
  $key = 'act:limit:' . $action . ':' . $userId;
  $r = RedisClient::connect();
  //獲取當前累計次數
  $current = intval($r->get($key));
  if ($current >= $number) return false;
  //累計并返回最新值
  $current = $r->incr($key);
  //第一次累加，設置控制操作頻率的有效時間
  if ($current === 1) $r->expire($key, $time);
  //未超出限制次數先放過
  if ($current  $number) return true;
  //超出后根據需要重新設置過期失效時間 $current === $number 判斷保證只重新設置一次
  $type = empty($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;
}
//場景1

/**
 * 評論限制
 * @param int $userId
 * @return bool|string
 */
public function doComment(int $userId)
{
  try {
    $pass = FrequencyLimit::doHandle('comment', $userId, 30, 10);
    if (!$pass) return '過于頻繁';
    // todo 評論邏輯
    return true;
  } catch (\Exception $e) {
    return $e->getMessage();
  }
}

//場景2
/**
 * 點贊限制
 * @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 '過于頻繁，被禁止操作1小時';
    // todo 點贊邏輯
    return true;
  } catch (\Exception $e) {
    return $e->getMessage();
  }
}

//場景3

/**
 * 上傳限制
 * @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 '超出今日上線';
    // todo 上傳邏輯
    return true;
  } catch (\Exception $e) {
    return $e->getMessage();
  }
}

//場景N

編碼上可以根據你設計這個通用方案的復雜度進行進一步抽象，如抽象成頻率限制的功能類等

總結