采用redis生成唯一且随机的订单号

深藏阁楼爱情的钟 2023-09-23 19:36 74阅读 0赞

### 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。

1.  `List<String> numList=new ArrayList<>();`
2.  `//90万个数 每个redis key 1000个数，要存90个key.`
3.  `for (int i=10000;i<=99999;i++){`
4.  `numList.add(String.valueOf(i));`
5.  
6.  `}`
7.  `//打乱顺序`
8.  `Collections.shuffle(numList);`
9.  `//生成key`
10. `for (int j=10;j<=99;j++){`
11. `String redisKey="qrcode:"+j;`
12. `List<String> newList= test.subList((j-10)*1000,(j-10)*1000 + 1000);`
13. `jedisCluster.rpush(redisKey,newList.toArray(new String[newList.size()]));`
14. `}`

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：

1.  `jedisCluster.set(qrcode:incr,9999);`
2.

示例

1.  `public String getOneQrCode() {`
2.  `Long incr = jedisCluster.incr("qrcode:incr");`
3.  `//测试环境生成到19999`
4.  `int maxIncr=19999`
5.  `//int maxIncr = 99999;`
6.  `//后期单量过猛时需要考虑--并发风险导致的就餐码重复 todo`
7.  `if (incr == maxIncr) {`
8.  `jedisCluster.set("qrcode:incr", String.valueOf(10000));`
9.  `}`
10. `System.out.println("incr："+incr);`
11. `//取前两位`
12. `String key = incr.toString().substring(0, 2);`
13. `//取后三位作为list里的index`
14. `Integer index = NumberUtil.getIntValue(incr.toString().substring(2));`
15. `//获得5位随机数`
16. `String qrcode = jedisCluster.lIndex("qrcode:"+ key, index);`
17. `return qrcode;`
18. `}`

#### 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.

1.  `jedisCluster.set(qrcode:incr,19997);`

开启5个线程并发测试：

1.  `private static final int threadNum=5;`
2.  `//倒计数器，用于模拟高并发`
3.  `private CountDownLatch countDownLatch=new CountDownLatch(threadNum);`
4.  `@Test`
5.  `public void benchmark() {`
6.  `Thread[] threads=new Thread[threadNum];`
7.  `for (int i = 0; i <threadNum ; i++) {`
8.  `final int j=i;`
9.  `Thread thread=new Thread(new Runnable() {`
10. `@Override`
11. `public void run() {`
12. `try {`
13. `countDownLatch.await();`
14. `} catch (InterruptedException e) {`
15. `e.printStackTrace();`
16. `}`
17. 
18. `System.out.println("qrcode"+getOneQrCode());`
19. `}`
20. `});`
21. `threads[i]=thread;`
22. `thread.start();`
23. 
24. `countDownLatch.countDown();`
25. `}`
26. `for (Thread thread :threads) {`
27. `try {`
28. `thread.join();`
29. `} catch (InterruptedException e) {`
30. `e.printStackTrace();`
31. `}`
32. `}`
33. `}`

**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

1.  `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：

1.  `public String getOneQrcodeLua(){`
2.  `String lua="local key = KEYS[1]\n" +`
3.  `"local incr=redis.call('incr',key) \n"+`
4.  `"if incr == tonumber(ARGV[1]) \n" +`
5.  `"then\n" +`
6.  `" redis.call('set',key,ARGV[2])\n" +`
7.  `" return incr\n" +`
8.  `"else\n" +`
9.  `" return incr\n" +`
10. `"end";`
11. `List<String> keys = new ArrayList<>();`
12. `keys.add("qrcode:incr");`
13. `List<String> argv = new ArrayList<>();`
14. `argv.add("19999");`
15. `argv.add("10000");`
16. `Object o= jedisCluster.eval(lua,keys,argv);`
17. `// System.out.println("incr"+o);`
18. `//取前两位`
19. `String key = o.toString().substring(0, 2);`
20. `//取后三位作为list里的index`
21. `Integer index = NumberUtil.getIntValue(o.toString().substring(2));`
22. `//获得5位随机数`
23. `String qrcode = jedisCluster.lIndex("qrcode:"+ key, index);`
24. `return qrcode;`
25. `}`

**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 ###

[Lua 脚本 — Redis 设计与实现][Lua _ _ Redis]  
  
[EVAL — Redis 命令参考][EVAL _ Redis]

### 我的博客地址 ###

来源：[采用redis生成唯一且随机的订单号][redis]

[Lua _ _ Redis]: https://redisbook.readthedocs.io/en/latest/feature/scripting.html
[EVAL _ Redis]: http://doc.redisfans.com/script/eval.html
[redis]: https://www.shuzhiduo.com/A/8Bz8Pk8Ozx/