采用redis生成唯一且随机的订单号

项目描述

最近做的一个项目有这么一个需求：需要生成一个唯一的11位的就餐码(类似于订单号的概念)，就餐码的规则是:一共是11位的数字,前面6位是日期比如2019年07月20就是190720,后面五位是随机数且不能是自增的,不然容易让人看出一天的单量。

解决方案

五位随机数不能用随机生成的，不然可能不唯一，所以想到了预生成的方案：

采用redis

• 随机数生成

先生成10000~99999共9万个数(从1万开始是懒得再前面补0了),然后打乱分别 存入redis的list数据结构 90个key每个key存1000个数。取的时候通过LINDEX进行读取。

        List<String> numList=new ArrayList<>();
        //90万个数 每个redis key 1000个数，要存90个key.
        for (int i=10000;i<=99999;i++){
            numList.add(String.valueOf(i));

        }
        //打乱顺序
        Collections.shuffle(numList);
        //生成key
        for (int j=10;j<=99;j++){
            String redisKey="qrcode:"+j;
            List<String> newList= test.subList((j-10)*1000,(j-10)*1000 + 1000);
           jedisCluster.rpush(redisKey,newList.toArray(new String[newList.size()]));
        }

这样每个key的index值就是0~999,key就是qrcode:10/qrcode:11/qrcode:12.../qrcode:99.

• 计数key

再使用一个key来计数每次生成一个就餐码就加1，值也从10000开始,计数的前两位用来表示该取哪个key，后三位代表key的索引。比如现在计数记到12151那就是取上面生成的qrcode:12 key里索引为151的value,然后当计数到99999时再从10000重新计数，这样保证一天有9万个随机数可以使用且不会取到相同的随机数。这样可以解决一天最多9万单数量级的业务,后面一天百万级同理可以扩充成6位7位等。

先初始化：

jedisCluster.set(qrcode:incr,9999);

示例

      public String getOneQrCode() {
        Long incr = jedisCluster.incr("qrcode:incr");
        //测试环境生成到19999
        int maxIncr=19999
        //int maxIncr = 99999;
        //后期单量过猛时需要考虑--并发风险导致的就餐码重复 todo
        if (incr == maxIncr) {
            jedisCluster.set("qrcode:incr", String.valueOf(10000));
           }
        System.out.println("incr："+incr);
        //取前两位
        String key = incr.toString().substring(0, 2);
        //取后三位作为list里的index
        Integer index = NumberUtil.getIntValue(incr.toString().substring(2));
        //获得5位随机数
        String qrcode = jedisCluster.lIndex("qrcode:"+ key, index);
        return qrcode;
    }

并发风险

当计数到最大值时,需要重置计数key(qrcode:incr)为10000会有线程不安全的问题。

我们先编写一个并发方法单元测试一下：

测试环境由于只生成10000个随机数,maxincr=19999，所以

我们先把计数的key设置成接近maxincr来进行并发测试，设置成19997后获取2个qrcode将进行重置成10000.

jedisCluster.set(qrcode:incr,19997);

开启5个线程并发测试：

private static final int threadNum=5;
    //倒计数器，用于模拟高并发
    private CountDownLatch countDownLatch=new CountDownLatch(threadNum);
    @Test
    public void benchmark() {
        Thread[] threads=new Thread[threadNum];
        for (int i = 0; i <threadNum ; i++) {
            final int j=i;
            Thread thread=new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    try {
                        countDownLatch.await();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }

                    System.out.println("qrcode"+getOneQrCode());
                }
            });
            threads[i]=thread;
            thread.start();

            countDownLatch.countDown();
        }
        for (Thread thread :threads) {
            try {
                thread.join();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

5个线程并发测试的结果：

1. 对qrcode:incr进行get返回的结果是10000.
2. 获取的结果为：
   
   

由于并发导致5个线程都先执行到

 Long incr = jedisCluster.incr("qrcode:incr");

最终incr的值分别为19998/19999/20000/20001/20002.所以后面三个计数的key为20，由于测试环境只生成到了qrcode:19,所以返回的是null。

解决

所以判断到达maxincr并重置成10000时应该是原子操作。所以这里采用lua脚本的方式执行。

Redis使用lua脚本

版本：自2.6.0起可用。

时间复杂度：取决于执行的脚本。

使用Lua脚本的好处：

• 减少网络开销。可以将多个请求通过脚本的形式一次发送，减少网络时延。
  
  原子操作。redis会将整个脚本作为一个整体执行，中间不会被其他命令插入。因此在编写脚本的过程中无需担心会出现竞态条件，无需使用事务。
• 复用。客户端发送的脚本会永久存在redis中，这样，其他客户端可以复用这一脚本而不需要使用代码完成相同的逻辑。
• redis会将整个脚本作为一个整体执行，中间不会被其他命令插入。因此在编写脚本的过程中无需担心会出现竞态条件，无需使用事务。

所以对获取qrcode进行改造：

public String getOneQrcodeLua(){
        String lua="local key = KEYS[1]\n" +
            "local incr=redis.call('incr',key) \n"+
            "if incr == tonumber(ARGV[1]) \n" +
            "then\n" +
            "    redis.call('set',key,ARGV[2])\n" +
            "    return incr\n" +
            "else\n" +
            "    return incr\n" +
            "end";
        List<String> keys = new ArrayList<>();
        keys.add("qrcode:incr");
        List<String> argv = new ArrayList<>();
        argv.add("19999");
        argv.add("10000");
        Object o= jedisCluster.eval(lua,keys,argv);
       // System.out.println("incr"+o);
        //取前两位
        String key = o.toString().substring(0, 2);
        //取后三位作为list里的index
        Integer index = NumberUtil.getIntValue(o.toString().substring(2));
        //获得5位随机数
        String qrcode = jedisCluster.lIndex("qrcode:"+ key, index);
        return qrcode;
    }

5个线程并发测试的结果：

1. 对qrcode:incr进行get返回的结果是10003.
2. 获取的结果为：
   
   

一切正常。

参考

https://redisbook.readthedocs.io/en/latest/feature/scripting.html

http://doc.redisfans.com/script/eval.html

我的博客地址

我的博客地址