Memcached - 递增/递减

Memcached - 原子递增与递减

Memcached 提供了 incr 和 decr 命令，用于原子地修改以字符串形式存储的数值。‘原子’ 意味着该操作作为一个单一、不可分割的步骤执行，无需更复杂的 ‘检查并设置’ (CAS) 逻辑即可防止竞态条件。这使得它们非常适合实现高性能计数器、速率限制器或简单的排行榜。

语法 - incr

incr 命令将现有键的数值增加指定量。存储在 Memcached 中的值必须是无符号 64 位整数的字符串表示。

incr key increment_value

命令行示例

在此示例中，我们首先将键 visitors 设置为一个数值。然后使用 incr 命令增加它。

# 首先，设置一个初始数值。值必须单独占一行。
set visitors 0 900 2
10
STORED

# 获取当前值
get visitors
VALUE visitors 0 2
10
END

# 将值增加 5
incr visitors 5
15

# 验证新值
get visitors
VALUE visitors 0 2
15
END

语法 - decr

decr 命令减少数值。一个重要的规则是，decr 永远不会将值减小到 0 以下。

decr key decrement_value

命令行示例

# 假设 'visitors' 键的值为前一个示例中的 15
decr visitors 5
10

get visitors
VALUE visitors 0 2
10
END

# 尝试将值减小到零以下时，会停止在 0
decr visitors 20
0

get visitors
VALUE visitors 0 1
0
END

使用现代 Java 客户端实现原子计数器

在应用程序代码中，初始化计数器是一个常见挑战。如果多个客户端同时尝试设置初始值，可能会产生竞态条件。现代 Memcached 客户端通过提供一个 incr 版本来解决这个问题，该版本能在计数器不存在时原子地初始化它。这是推荐的最佳实践。

前置条件：Maven 依赖

确保您的 pom.xml 中包含 spymemcached 客户端依赖：

<dependency>
    <groupId>net.spy</groupId>
    <artifactId>spymemcached</artifactId>
    <version>2.12.3</version>
</dependency>

Java 示例

import net.spy.memcached.MemcachedClient;
import java.net.InetSocketAddress;

public class IncrDecrExample {
    public static void main(String[] args) {
        MemcachedClient mcc = null;
        try {
            mcc = new MemcachedClient(new InetSocketAddress("127.0.0.1", 11211));
            System.out.println("Connection to server successful.");

            String counterKey = "page_visits";

            // 为了进行干净的测试，如果键存在则删除它
            mcc.delete(counterKey);

            // 1. 原子地初始化并增加计数器。
            // 方法签名是 incr(key, by, defaultValue, expiration)。
            // 如果 'page_visits' 不存在，它将以 defaultValue (1) 创建，然后由 'by' (1) 递增，最终结果为 1。
            // 注意：某些客户端可能直接设置默认值。Spymemcached 会将其设置为 defaultValue 然后执行操作。
            // 对于 spymemcached，更好的初始调用是 incr(key, 1, 1)，它在键不存在时将其设置为 1。
            long firstVisit = mcc.incr(counterKey, 1, 1, 3600); // 初始化为 1，1 小时后过期
            System.out.println("After first increment (and initialization): " + firstVisit);

            // 2. 增加现有计数器
            long secondVisit = mcc.incr(counterKey, 1, 1, 3600);
            System.out.println("After second increment: " + secondVisit);

            // 3. 增加一个更大的值
            long multiVisit = mcc.incr(counterKey, 5, 1, 3600);
            System.out.println("After incrementing by 5: " + multiVisit);

            // 4. 减少计数器
            long decrementedValue = mcc.decr(counterKey, 2, 0, 3600);
            System.out.println("After decrementing by 2: " + decrementedValue);

        } catch (Exception e) {
            System.err.println("An error occurred: " + e.getMessage());
        } finally {
            if (mcc != null) {
                mcc.shutdown();
            }
        }
    }
}

输出

Connection to server successful.
After first increment (and initialization): 1
After second increment: 2
After incrementing by 5: 7
After decrementing by 2: 5

常见错误与最佳实践

**非数值型值：**尝试对持有非数值型字符串（例如 “hello”）的键执行 incr 或 decr 操作，将导致服务器返回错误。客户端库通常会抛出异常。

**不存在的键（无默认值）：**如果您对不存在的键使用简单的 incr(key, by) 操作，该操作将失败（在 spymemcached 中返回 -1）。这就是为什么推荐使用带有默认值的版本，以避免初始化时的竞态条件。

实际用例

incr/decr 性能高，常用于：

• **API 速率限制：**跟踪用户在特定时间窗口内发出的 API 调用次数。
• **浏览/下载计数器：**统计文章被阅读或文件被下载的次数。
• **实时统计：**聚合简单的、非关键的统计数据，而无需在每个事件发生时都访问数据库。