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SpringBoot使用Redis的zset统计在线用户信息

2024-04-02 19:55

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统计在线用户的数量,是应用很常见的需求了。如果需要精准的统计到用户是在线,离线状态,我想只有客户端和服务器通过保持一个TCP长连接来实现。如果应用本身并非一个IM应用的话,这种方式成本极高。

现在的应用都趋向于使用心跳包来标识用户是否在线。用户登录后,每隔一段时间,往服务器推送一个消息,表示当前用户在线。服务器则可以定义一个时间差,例如:5分钟内收到过客户端心跳消息,视为在线用户。

在线用户统计的实现

基于数据库实现

最简单的办法,就是在用户表,添加一个最后心跳包的日期时间字段 last_active。服务器收到心跳后,每次都去更新这个字段为当前的最新时间。

如果要查询最近5分钟活跃的用户数量,就可以简单的通过一句SQL完成。


SELECT COUNT(1) AS `online_user_count` FROM `user` WHERE `last_active` BETWEEN  '2020-12-22 13:00:00' AND '020-12-22 13:05:00';

弊端也是显而易见,为了提高检索效率,不得不为last_active字段添加索引,而因为心跳的更新,会导致频繁的重新维护索引树,效率极其低下。

基于Redis实现

这是比较理想的一种实现方式了,Redis基于内存进行读写,性能自然比关系型数据库好得多,而且它所提供的Zset可以很方便的构建出一个在线用户的统计服务。

Redis的Zset

这里不会涉及太多redis的东西,简单说明以下zset。它是一个有序的set集合,集合中的每个元素由2个东西组成

Zset的部分操作

添加元素


ZADD key score member [score member ...]

一次性添加一个或者多个元素到集合,如果member已经存在则会使用当前score进行覆盖

统计所有的元素数量


ZCARD key

统计score值在min和max之间元素数量


ZCOUNT key min max

删除score值在min和max之间的元素


ZREMRANGEBYSCORE key min max

一个示例

我打算,用一个zset存储我内心中编程语言的评分排名,这个key叫做lang

添加信息,返回新添加的元素个数


> zadd lang 999 php 10 java 9 go 8 python 7 javascript
"5"

查看添加的数量


> zcard lang
"5"

查看评分在8 - 10之间的元素个数,有3个


> zcount lang 8 10
"3"

删除评分在8 - 1000的元素,返回删除的个数


> ZREMRANGEBYSCORE lang 8 1000
"4"

在线用户服务的实现

知道了zset后,就可以实现一个在线用户的统计服务了。

实现思路

客户端每隔5分钟发送一个心跳到服务器,服务器根据会话获取到用户的ID,作为zset的member
存入zset,score便是当前收到心跳的时间戳,当同一个用户第二次发送心跳的时候,就会更新他对应的score值,由于更新是在内存,这个速度相当快。


zadd users 1608616915109 10000

需要统计出在线用户的数量,本质上就是需要统计出,最近5分钟有发送心跳的用户,通过zcount可以很轻松的统计出来。通过程序获取到当前的时间戳,作为maxScore,时间戳减去5分钟后作为minScore。


zcount users 1608616615109 1608616915109 

因为某些用户可能长时间没有登录过了,可以通过ZREMRANGEBYSCORE进行清理。通过程序获取到当前的时间戳,减去5分钟后作为maxScore,使用0, 作为minScore,表示清理所有超过5分钟没有发送过心跳包的用户。


ZREMRANGEBYSCORE users 0 1608616615109 

实现代码


import java.time.Duration;
import java.time.Instant;
import java.time.LocalDateTime;
import java.time.ZoneId;

import javax.annotation.Resource;

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


@Component
public class OnlineUserStatsService {
    
    private static final String ONLINE_USERS = "onlie_users";

    @Resource
    private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;

    
    public Boolean online(Integer userId) {
        return this.stringRedisTemplate.opsForZSet().add(ONLINE_USERS, userId.toString(), Instant.now().toEpochMilli());
    }
    
    
    public Long count(Duration duration) {
        LocalDateTime now = LocalDateTime.now();
        return this.stringRedisTemplate.opsForZSet().count(ONLINE_USERS, 
                                    now.minus(duration).atZone(ZoneId.systemDefault()).toInstant().toEpochMilli(), 
                                    now.atZone(ZoneId.systemDefault()).toInstant().toEpochMilli());
    }
    
    
    public Long count() {
        return this.stringRedisTemplate.opsForZSet().zCard(ONLINE_USERS);
    }
    
    
    public Long clear(Duration duration) {
        return this.stringRedisTemplate.opsForZSet().removeRangeByScore(ONLINE_USERS, 0, 
                LocalDateTime.now().minus(duration).atZone(ZoneId.systemDefault()).toInstant().toEpochMilli());
    }
}

使用示例


@Resource
private OnlineUserStatsService onlineUserStatsService;

@Test
public void test() {
    
    // ID为1的用户发送了心跳包
    boolean result = this.onlineUserStatsService.online(1);
    System.out.println("online=" + result);
    
    // 获取5分钟内,发送过心跳包的用户数量,也就是在线用户的数量
    Long count = this.onlineUserStatsService.count(Duration.ofMinutes(5));
    System.out.println("oneline count=" + count);
    
    // 获取所有发送过心跳包的用户数量
    count = this.onlineUserStatsService.count();
    System.out.println("all count=" + count);
    
    // 清除超过1天都没发送过心跳包的用户
    Long clear = this.onlineUserStatsService.clear(Duration.ofDays(1));
    System.out.println("clear=" + clear);
}

内存消耗分析

可以通过 http://www.redis.cn/redis_memory/ 预算Redis的内存消耗

我对Redis的内存分配并不熟悉,只是按照自己的想法去填写了一些数据,所以我在这里理解的东西,可能是错误的。但是我想这并不耽误证明 - 在这种场景使用Zset对内存消耗极低的事实

设想onlie_users需要存储1亿个用户的状态信息,每个元素score和member需要10个字节存储,那么一共大约需要20G内存。20G的内存对于现在的服务器来说,并不是大问题。

最后


String userId = "10010";
System.out.println(userId.getBytes().length); // 以字符串形式存储 => 需要5个字节

byte[] bin = ByteBuffer.allocate(4).putInt(Integer.valueOf(userId)).array();
System.out.println(bin.length);                    // 序列化为字节形式存储 => 需要4个字节

System.out.println(ByteBuffer.wrap(bin).getInt());    // 反序列化为ID => 10010

以上就是SpringBoot使用Redis的zset统计在线用户信息的详细内容,更多关于SpringBoot统计在线用户信息的资料请关注编程网其它相关文章!

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