若依框架中实现API接口限流策略

在若依框架中实现API接口限流策略，可以通过多种方式来完成，例如使用Spring Cloud Gateway自带的限流功能、基于Redis的分布式限流、或者通过自定义注解和AOP实现。本文将详细解析如何基于Redis实现API接口限流，并扩展讨论限流策略的设计与优化。

一、限流策略的基本概念

限流（Rate Limiting）是一种保护系统免受流量冲击的重要机制，主要目的是防止因请求量过大而导致系统崩溃或性能下降。常见的限流算法包括：

1. 令牌桶算法：以固定速率生成令牌，请求只有在获取到令牌时才能被处理。
2. 漏桶算法：以固定速率处理请求，多余的请求被丢弃。
3. 计数器法：在指定时间窗口内限制请求数量。

在实际应用中，令牌桶算法因其灵活性和高效性被广泛采用。

二、基于Redis的限流实现步骤

1. 引入依赖

若依框架基于Spring Boot构建，因此需要引入Redis相关依赖。在pom.xml中添加以下内容：

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
</dependency>

同时确保Redis服务已正确配置并启动。

2. 配置Redis连接

在application.yml中配置Redis连接信息：

spring:
  redis:
    host: localhost
    port: 6379
    password:
    timeout: 5000ms
    lettuce:
      pool:
        max-active: 8
        max-idle: 8
        min-idle: 0

3. 实现限流逻辑

（1）创建限流工具类

使用Redis的INCR命令实现计数器限流：

import org.springframework.data.redis.core.StringRedisTemplate;
import org.springframework.stereotype.Component;

import javax.annotation.Resource;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

@Component
public class RateLimiter {

    @Resource
    private StringRedisTemplate redisTemplate;

    /**
     * 判断是否允许访问
     *
     * @param key       缓存key，通常为接口路径+IP地址
     * @param limit     最大访问次数
     * @param timeWindow 时间窗口（秒）
     * @return true：允许访问；false：拒绝访问
     */
    public boolean isAllowed(String key, int limit, long timeWindow) {
        Long count = redisTemplate.opsForValue().increment(key, 1);
        if (count == 1) {
            // 第一次访问，设置过期时间
            redisTemplate.expire(key, timeWindow, TimeUnit.SECONDS);
        }
        return count <= limit;
    }
}

（2）定义注解

通过自定义注解标记需要限流的接口：

import java.lang.annotation.*;

@Target(ElementType.METHOD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
public @interface ApiLimit {
    int limit() default 100; // 默认最大访问次数
    long timeWindow() default 60; // 默认时间窗口（秒）
}

（3）AOP切面拦截

使用AOP对标注了@ApiLimit的接口进行拦截：

import org.aspectj.lang.ProceedingJoinPoint;
import org.aspectj.lang.annotation.Around;
import org.aspectj.lang.annotation.Aspect;
import org.aspectj.lang.reflect.MethodSignature;
import org.springframework.stereotype.Component;

import javax.annotation.Resource;
import java.lang.reflect.Method;

@Aspect
@Component
public class ApiLimitAspect {

    @Resource
    private RateLimiter rateLimiter;

    @Around("@annotation(apiLimit)")
    public Object handleApiLimit(ProceedingJoinPoint joinPoint, ApiLimit apiLimit) throws Throwable {
        MethodSignature signature = (MethodSignature) joinPoint.getSignature();
        Method method = signature.getMethod();

        // 构造缓存key
        String ip = getRemoteIp(); // 获取客户端IP
        String methodName = method.getName();
        String key = "api_limit:" + methodName + ":" + ip;

        // 判断是否允许访问
        if (!rateLimiter.isAllowed(key, apiLimit.limit(), apiLimit.timeWindow())) {
            throw new RuntimeException("访问过于频繁，请稍后再试！");
        }

        return joinPoint.proceed();
    }

    private String getRemoteIp() {
        // 模拟获取客户端IP，实际项目中需从HttpServletRequest中获取
        return "127.0.0.1";
    }
}

4. 测试限流功能

在Controller中添加一个测试接口：

@RestController
@RequestMapping("/test")
public class TestController {

    @GetMapping("/hello")
    @ApiLimit(limit = 5, timeWindow = 10)
    public String hello() {
        return "Hello, World!";
    }
}

启动项目后，连续访问/test/hello接口，超过5次（10秒内）将返回错误提示。

三、限流策略的设计与优化

1. 策略设计

• 按用户限流：根据用户ID或Token进行限流，适用于登录用户。
• 按IP限流：针对匿名用户，基于IP地址进行限流。
• 按接口限流：不同接口设置不同的限流规则。

2. 性能优化

• 使用Redis集群或Sentinel提高高并发下的可靠性。
• 预加载热点数据到内存中，减少Redis访问延迟。
• 结合布隆过滤器预判是否存在重复请求。

3. 图形化流程

以下是限流逻辑的流程图：

sequenceDiagram
    participant Client as 客户端
    participant Controller as 控制器
    participant Redis as Redis
    participant RateLimiter as 限流器

    Client->>Controller: 发起请求
    Controller->>RateLimiter: 调用isAllowed方法
    RateLimiter->>Redis: INCR操作
    Redis-->>RateLimiter: 返回计数值
    alt 计数值小于限值
        RateLimiter-->>Controller: 允许访问
        Controller-->>Client: 返回响应数据
    else 计数值超出限值
        RateLimiter-->>Controller: 拒绝访问
        Controller-->>Client: 返回错误提示
    end