Redis使用lua脚本实现库存扣减

为什么使用Lua脚本为什么能合并多个原子操作？

Redis官方文档：https://redis.io/docs/manual/programmability/eval-intro/

Redis 保证脚本的原子执行。在执行脚本时，所有服务器活动在其整个运行期间都被阻止。这些语义意味着脚本的所有效果要么尚未发生，要么已经发生。

脚本提供了几个在许多情况下都很有价值的属性。这些包括：

• 通过在数据所在的地方执行逻辑来提供局部性。数据局部性减少了整体延迟并节省了网络资源。
• 确保脚本原子执行的阻塞语义。
• 启用 Redis 中缺少的或过于小众的简单功能的组合。

Lua 允许您在 Redis 中运行部分应用程序逻辑。这样的脚本可以跨多个键执行条件更新，可能以原子方式组合几种不同的数据类型。

命令行应用Lua

Redis Eval 命令使用 Lua 解释器执行脚本。

这里能帮我们实现 Redis 执行 Lua 脚本的命令有两个，一个是 EVAL，另一个是 EVALSHA。

redis Eval 命令基本语法如下：

EVAL script numkeys key [key ...] arg [arg ...] 

其中 EVAL 是命令，script 是我们 Lua 脚本的字符串形式，numkeys 是我们要传入的参数数量，key 是我们的入参，可以传入多个，arg 是额外的入参。

以下尝试演示脚本KEYS和ARGV运行时全局变量之间输入参数的分布：

redis> EVAL "return { KEYS[1], KEYS[2], ARGV[1], ARGV[2], ARGV[3] }" 2 key1 key2 arg1 arg2 arg3
1) "key1"
2) "key2"
3) "arg1"
4) "arg2"
5) "arg3"

但这种方式需要每次都传入 Lua 脚本字符串，不仅浪费网络开销，同时 Redis 需要每次重新编译 Lua 脚本，对于我们追求性能极限的系统来说，不是很完美。所以这里就要说到另一个命令 EVALSHA 了，原生语法如下：

EVALSHA sha1 numkeys key [key ...] arg [arg ...]

不同的是这里传入的不是脚本字符串，而是一个加密串 sha1。这个 sha1 是从哪来的呢？它是通过另一个命令 SCRIPT LOAD 返回的，该命令是预加载脚本用的。

 

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从脚本与 Redis 交互

可以通过redis.call()或从 Lua 脚本调用 Redis 命令redis.pcall()。

两者几乎一模一样。两者都执行 Redis 命令及其提供的参数（如果这些参数表示格式正确的命令）。但是，这两个函数之间的区别在于处理运行时错误（例如语法错误）的方式。调用函数引发的错误redis.call()直接返回给执行它的客户端。相反，调用redis.pcall()函数时遇到的错误将返回到脚本的执行上下文，而不是进行可能的处理。

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Java客户端应用Lua实例

注意Lua 脚本并不会自动帮你完成回滚操作，如果你的脚本逻辑中包含两步写操作，需要自己去做回滚。好在我们库存扣减的逻辑针对 Redis 的命令就两种，一个读一个写，并且写命令在最后，这样就不存在需要回滚的问题了。

以库存扣减核心操作为例，完成核心 Lua 脚本的编写。其主要实现的功能就是查询库存并判断库存是否充足，如果充足，则做相应的扣减操作，脚本内容如下：

-- 调用Redis的get指令，查询活动库存，其中KEYS[1]为传入的参数1，即库存key
local c_s = redis.call('get', KEYS[1])
-- 判断活动库存是否充足，其中KEYS[2]为传入的参数2，即当前抢购数量
if not c_s or tonumber(c_s) < tonumber(KEYS[2]) then
   return 0
end
-- 如果活动库存充足，则进行扣减操作。其中KEYS[2]为传入的参数2，即当前抢购数量
redis.call('decrby',KEYS[1], KEYS[2])

然后我们将 Lua 脚本转成字符串，并添加脚本预加载机制。

预加载可以有多种实现方式，一个是外部预加载好，生成了 sha1 然后配置到配置中心，这样 Java 代码从配置中心拉取最新 sha1 即可。

另一种方式是在服务启动时，来完成脚本的预加载，并生成单机全局变量 sha1。我们这里先采取第二种方式，代码结构如下图所示：

以上是将 Lua 脚本转成字符串形式，并通过 @PostConstruct 完成脚本的预加载。然后新增 EVALSHA 方法，如下图所示：

方法入参为活动商品库存 key 以及单次抢购数量，并在内部调用 Lua 脚本执行库存扣减操作。看起来是不是很简单？在写完底层核心方法之后，我们只需要在下单之前，调用该方法即可，具体如下图所示：

脚本缓存

到目前为止，我们已经使用EVAL命令来运行我们的脚本。

每当我们调用时EVAL，我们还会在请求中包含脚本的源代码。重复调用EVAL执行同一套参数化脚本，既浪费网络带宽，也对 Redis 有一定的开销。当然，节省网络和计算资源是关键，因此，Redis 为脚本提供了一种缓存机制。

您执行的每个脚本都EVAL存储在服务器保留的专用缓存中。缓存的内容由脚本的 SHA1 摘要总和组织，因此脚本的 SHA1 摘要总和在缓存中唯一标识它。您可以通过运行EVAL并随后调用来验证此行为INFO。

SCRIPT FLUSH	从脚本缓存中移除所有脚本。
SCRIPT LOAD script	将脚本 script 添加到脚本缓存中，但并不立即执行这个脚本。