Java生态/Redis中使用Lua脚本的过程

Java
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2023-04-09
java分布式流式处理组件Producer分区理论
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标签   Redis Lua
目录
  • 一、安装LUA
  • 二、lua语法简介
  • 1、注释
  • 1）单行注释
  • 2）多行注释
  • 2、关键字
  • 3、变量
  • 1）全局变量
  • 2）局部变量
  • 4、数据类型
  • 1）Lua数组
  • 2）字符串操作
  • 5、if-else
  • 6、循环
  • 1）for循环
  • 2）while循环
  • 3）break提前退出循环
  • 7、函数
  • 三、Java中执行Lua脚本
  • 1、字符串方式
  • 2、文件方式
  • 3、Luaj概述
  • 四、Redis + Lua（EVAL命令）
  • 1、EVAL命令
  • 五、总结

一、安装LUA

Mac上安装LUA很简单，直接使用brew相关命令；

brew install lua

使用lua -v命令可以看到lua已经安装完毕。

1）简单使用

创建一个test.lua文件，内容为：

执行命令：

lua test.lua

输出为：

二、lua语法简介

Lua 提供了交互式编程和脚本式编程：

  • 交互式编程：直接在命令行中输入语法，可以立即执行并查看到执行效果。
  • 脚本是编程：编写脚本文件，然后再执行。

官方文档：http://www.lua.org/manual/5.4/

1、注释

lua提供两种注释方式：单行注释和多行注释

1）单行注释

使用两个减号；

--

2）多行注释

--[[
 多行注释
 多行注释
 --]]

2、关键字

下列为 Lua 的保留关键字，和Java一样 保留关键字不能作为常量或变量。

3、变量

默认的情况下，定义一个变量都是全局变量；如果要用局部变量 需要声明为local；

1）全局变量

全局变量不需要声明，给一个变量赋值后便创建了这个全局变量；

访问一个没有初始化的全局变量也不会出错，只不过会得到结果：nil

想删除一个全局变量，只需要将变量赋值为nil；换言之，当且仅当一个变量不等于nil时，这个变量存在。

此外，一般以下划线开头连接一串大写字母的名字（比如 _VERSION）被保留用于 Lua 内部全局变量。

2）局部变量

-- 局部变量赋值
local b=2

4、数据类型

Lua 是一个动态类型语言，变量不要类型定义，只需要为变量赋值。 值可以存储在变量中，作为参数传递或结果返回。

Lua 中有 8 个基本类型分别为：nil、boolean、number、string、userdata、function、thread 和 table。

1）Lua数组

在Lua 数组中，索引值是从 1 开始，可以指定为从 0 开始。

2）字符串操作

  • .. 连接两个字符串；
  • string.sub() 用于截取字符串；
string.sub(s, i [, j])
  • s：要截取的字符串；
  • i：截取开始位置；
  • j：截取结束位置，默认为 -1，最后一个字符；

string.find() 用于字符串查找

string.find (str, substr, [init, [plain]])
  • 在一个指定的目标字符串 str 中搜索指定的内容 substr，如果找到了一个匹配的子串，就会返回这个子串的起始索引和结束索引，不存在则返回 nil。
  • init 指定了搜索的起始位置，默认为 1，可以一个负数，表示从后往前数的字符个数。
  • plain 表示是否使用简单模式，默认为 false，true 只做简单的查找子串的操作，false 表示使用正则模式匹配。

5、if-else

条件表达式结果可以是任何值，Lua认为false和nil为假，true和非nil为真。

整体的if-else结构和我们使用的高级语言（Java、GO）类似，区别在于：LUA中的if()表达式满足之后想要做一些其余逻辑，需要紧跟then，并且流程控制以end结尾。

if(xxx) then
    print("xxx")
else if(xx) then
    print("xx")
else
   print("x")
end

6、循环

1）for循环

Lua 编程语言中 for语句有两大类：数组for循环、泛型for循环

1> 数组for循环

语法格式：

for var=exp1,exp2,exp3 do  
    <执行体>  
end

var 从 exp1 变化到 exp2，每次变化以 exp3 为步长递增 var，并执行一次 “执行体”。exp3 是可选的，如果不指定，默认为1。

2> 泛型for循环

通过一个迭代器函数来遍历所有值，类似 java 中的 foreach 语句；

语法格式：

--打印数组a的所有值  
a = {"one", "two", "three"}
for i, v in ipairs(a) do
    print(i, v)
end
  • i 是数组索引值，v 是对应索引的数组元素值。
  • ipairs是Lua提供的一个迭代器函数，用来迭代数组。

2）while循环

while 循环语句在判断条件为 true 时会重复执行循环体语句。

语法格式：

while(condition)
do
   statements
end
  • statements(循环体语句) 可以是一条或多条语句，condition(条件) 可以是任意表达式；
  • 在 condition(条件) 为 true 时执行循环体语句。

3）break提前退出循环

和Java中的break一个作用，用于退出当前循环或语句；

7、函数

在Lua中，函数是对语句和表达式进行抽象的主要方法。类似于Java中的方法。

Lua 函数主要有两种用途：

  • 完成指定的任务，这种情况下函数作为调用语句使用；
  • 计算并返回值，这种情况下函数作为赋值语句的表达式使用；

函数的编写方式如下：

--[[ 函数返回两个值的最大值 --]]
function max(num1, num2)
   if (num1 > num2) then
      result = num1;
   else
      result = num2;
   end
   return result; 
end
-- 调用函数
print("两值比较最大值为 ",max(10,4))
print("两值比较最大值为 ",max(5,6))

三、Java中执行Lua脚本

Java中执行Lua脚本有两种方式：字符串的方式、文件的方式；

Java中想要执行LUA脚本，首先需要在pom中引入相关依赖：

<dependency>
    <groupId>org.luaj</groupId>
    <artifactId>luaj-jse</artifactId>
    <version>3.0.1</version>
</dependency>

1、字符串方式

对于简单的lua脚本，可以直接用java字符串写；

package com.saint.base.lua;

import org.luaj.vm2.Globals;
import org.luaj.vm2.LuaValue;
import org.luaj.vm2.lib.jse.JsePlatform;

public class LuaString {
    public static void main(String[] args) {
        String luaStr = "print 'Saint is best man'";
        Globals globals = JsePlatform.standardGlobals();
        LuaValue luaValue = globals.load(luaStr);
        luaValue.call();
    }
}

控制台输出：

2、文件方式

对于一些比较常用的、复杂的脚本可以选择存放在文件中，在Java中再调用lua文件；

package com.saint.base.lua;

import org.luaj.vm2.Globals;
import org.luaj.vm2.LuaValue;
import org.luaj.vm2.lib.jse.JsePlatform;

import java.io.FileNotFoundException;

public class LuaFile {
    public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {
        // lua脚本的文件路径
        String luaPath = "/xxxx/javaTest.lua";
        Globals globals = JsePlatform.standardGlobals();
        //加载脚本文件login.lua，并编译
        globals.loadfile(luaPath).call();
        LuaValue func1 = globals.get(LuaValue.valueOf("print1"));
        func1.call();

        LuaValue func2 = globals.get(LuaValue.valueOf("print2"));
        String luaResp = func2.call(LuaValue.valueOf("saint-input-param")).toString();
        System.out.println("lua file return is : " + luaResp);
    }
}

lua脚本文件：

控制台输出：

3、Luaj概述

Luaj在包装执行具体的Lua代码时, 有三种不同的模式；

  • 纯脚本解析执行(不选用任何Compiler)
  • To Lua字节码(LuaC, lua-to-lua-bytecode compiler)（默认选用）
  • To Java字节码(LuaJC, lua-to-java-bytecode compiler)

Luaj中的Globals对象不是线程安全的, 因此最佳实践是每个线程一个Globals对象。

事实上, 可以采用ThreadLocal的方式来存储该对象。

2）性能问题

Lua脚本在JAVA中运行，相比于直接运行Java代码会慢很多，大约1000倍。

四、Redis + Lua（EVAL命令）

在使用Redisson、Jedis+Lua时，我们可以通过redis客户端集成的、手写的LUA脚本来保证一系列命令在Redis中可以"原子执行"。

在redis执行lua脚本时，相当于一个redis级别的锁，不能执行其他操作，类似于原子操作，这也是redisson实现的一个关键点。

比如Redisson中的lua脚本：

Redisson如何实现分布式锁，可以看文章：https://www.jb51.net/article/277312.htm

lua脚本中有如下几个概念：

  • redis.call()：执行redis命令。
  • KEYS[n]：指脚本中第n个参数，比如KEYS[1]指脚本中的第一个参数。
  • ARGV[n]：指脚本中第n个参数的值，比如ARGV[1]指脚本中的第一个参数的值。
  • 返回值中nil与false同一个意思。

1、EVAL命令

redis2.6.0版本起 采用内置的Lua解释器 通过EVAL命令去执行脚本；

redis中的EVAL命令可以用于执行一段lua代码。命令格式如下：

  • 第一个参数script：表示lua脚本的内容；
  • 第二参数numkeys：表示有多少个键值对。
  • 其余参数：先把numkeys个key列出来，再把numkeys个arg列出来。

Lua脚本中可以使用2个函数调用redis命令；

  • redis.call()
  • redis.pcall()

redis.call()与redis.pcall()相似，二者唯一不同之处：

  • 如果执行的redis命令执行失败，redis.call()将产生一个Lua error，从而迫使EVAL命令返回一个错误给命令的调用者；
  • 然而redis.pcall()将会捕捉这个错误，并返回代表这个错误的Lua表。

有那么一段逻辑；

  • 如果Redis某个key的整数值 和 某个value相等，则将key对应的整数值 + 1000；否则将key的值设置为9999；

lua脚本执行命令如下：

EVAL "if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] then return redis.call('INCRBY', KEYS[1], 1000); else redis.call('set', KEYS[1], 9999); return nil; end;" 1 test 100

根据test值的不同，不同的执行结果如下：

五、总结

Lua入个门，知道基本的Lua脚本怎么写，尤其是Redis + lua的使用。

再到很多网关中都会使用一些lua脚本。

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