Redis命令：INCR key加1

野性酷女 2023-10-07 09:08 6阅读 0赞

> 起始版本：1.0.0  
> 时间复杂度：O(1)

对存储在指定key的数值执行原子的加1操作。

如果指定的key不存在，那么在执行incr操作之前，会先将它的值设定为0。

如果指定的key中存储的值不是字符串类型（fix：）或者存储的字符串类型不能表示为一个整数，

那么执行这个命令时服务器会返回一个错误(eq:(error) ERR value is not an integer or out of range)。

这个操作仅限于64位的有符号整型数据。

注意: 由于redis并没有一个明确的类型来表示整型数据，所以这个操作是一个字符串操作。

执行这个操作的时候，key对应存储的字符串被解析为10进制的64位有符号整型数据。

事实上，Redis 内部采用整数形式（Integer representation）来存储对应的整数值，所以对该类字符串值实际上是用整数保存，也就不存在存储整数的字符串表示（String representation）所带来的额外消耗。

**返回值**  
integer-reply:执行递增操作后key对应的值。

**例子**

redis> SET mykey "10"
    OK
    redis> INCR mykey
    (integer) 11
    redis> GET mykey
    "11"
    redis>

**实例：计数器**  
Redis的原子递增操作最常用的使用场景是计数器。

使用思路是：每次有相关操作的时候，就向Redis服务器发送一个incr命令。

例如这样一个场景：我们有一个web应用，我们想记录每个用户每天访问这个网站的次数。

web应用只需要通过拼接用户id和代表当前时间的字符串作为key，每次用户访问这个页面的时候对这个key执行一下incr命令。

这个场景可以有很多种扩展方法:

通过结合使用INCR和EXPIRE命令，可以实现一个只记录用户在指定间隔时间内的访问次数的计数器  
客户端可以通过GETSET命令获取当前计数器的值并且重置为0  
通过类似于DECR或者INCRBY等原子递增/递减的命令，可以根据用户的操作来增加或者减少某些值 比如在线游戏，需要对用户的游戏分数进行实时控制，分数可能增加也可能减少。  
**实例: 限速器**  
限速器是一种可以限制某些操作执行速率的特殊场景。

传统的例子就是限制某个公共api的请求数目。

假设我们要解决如下问题：限制某个api每秒每个ip的请求次数不超过10次。

我们可以通过incr命令来实现两种方法解决这个问题。

**实例: 限速器 1**  
更加简单和直接的实现如下：

FUNCTION LIMIT_API_CALL(ip)
    ts = CURRENT_UNIX_TIME()
    keyname = ip+":"+ts
    current = GET(keyname)
    IF current != NULL AND current > 10 THEN
        ERROR "too many requests per second"
    ELSE
        MULTI
            INCR(keyname,1)
            EXPIRE(keyname,10)
        EXEC
        PERFORM_API_CALL()
    END

这种方法的基本点是每个ip每秒生成一个可以记录请求数的计数器。

但是这些计数器每次递增的时候都设置了10秒的过期时间，这样在进入下一秒之后，redis会自动删除前一秒的计数器。

注意上面伪代码中我们用到了MULTI和EXEC命令，将递增操作和设置过期时间的操作放在了一个事务中， 从而保证了两个操作的原子性。

**实例: 限速器 2**  
另外一个实现是对每个ip只用一个单独的计数器（不是每秒生成一个），但是需要注意避免竟态条件。 我们会对多种不同的变量进行测试。

FUNCTION LIMIT_API_CALL(ip):
    current = GET(ip)
    IF current != NULL AND current > 10 THEN
        ERROR "too many requests per second"
    ELSE
        value = INCR(ip)
        IF value == 1 THEN
            EXPIRE(value,1)
        END
        PERFORM_API_CALL()
    END

上述方法的思路是，从第一个请求开始设置过期时间为1秒。如果1秒内请求数超过了10个，那么会抛异常。

否则，计数器会清零。

上述代码中，可能会进入竞态条件，比如客户端在执行INCR之后，没有成功设置EXPIRE时间。这个ip的key 会造成内存泄漏，直到下次有同一个ip发送相同的请求过来。

把上述INCR和EXPIRE命令写在lua脚本并执行EVAL命令可以避免上述问题（只有redis版本>＝2.6才可以使用）

local current
    current = redis.call("incr",KEYS[1])
    if tonumber(current) == 1 then
        redis.call("expire",KEYS[1],1)
    end

还可以通过使用redis的list来解决上述问题避免进入竞态条件。

实现代码更加复杂并且利用了一些redis的新的feature，可以记录当前请求的客户端ip地址。这个有没有好处 取决于应用程序本身。

FUNCTION LIMIT_API_CALL(ip)
    current = LLEN(ip)
    IF current > 10 THEN
        ERROR "too many requests per second"
    ELSE
        IF EXISTS(ip) == FALSE
            MULTI
                RPUSH(ip,ip)
                EXPIRE(ip,1)
            EXEC
        ELSE
            RPUSHX(ip,ip)
        END
        PERFORM_API_CALL()
    END

The RPUSHX command only pushes the element if the key already exists.

RPUSHX命令会往list中插入一个元素，如果key存在的话

上述实现也可能会出现竞态，比如我们在执行EXISTS指令之后返回了false，但是另外一个客户端创建了这个key。

后果就是我们会少记录一个请求。但是这种情况很少出现，所以我们的请求限速器还是能够运行良好的。