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游戏中有一个“抽奖”功能，如何用Redis的Set实现“保证每个人只能中奖一次”和“按权重/概率抽取”

知识点图片

在Redis中，Set（集合） 自身具备“去重”的特性，非常适合用来实现“保证每个人只能中奖一次”。但是，Redis的原生 Set 并不支持“权重”概念（它里面的元素是无序且平权的）。

要同时实现这两个需求，业界通常有两种方案。第一种是“奖池预分配法”（充分利用Set），第二种是“代码权重计算+Redis Lua原子扣减”（最主流、最灵活）。

下面为你详细拆解这两种实现方案。

方案一：奖池预分配法（纯Redis Set实现，适合库存有限的抽奖）

这个方案的核心思路是：用数量来代替权重。既然Set不能设权重，那我们就把奖品按权重比例生成唯一凭证，全部扔进一个 Set 里。

1. 初始化奖池（模拟权重）

假设有三种奖品，权重/库存如下：一等奖1个，二等奖2个，未中奖（阳光普照）7个。
我们在 Redis 中通过加入带编号的元素来保证唯一性，存入名为 lottery:pool 的 Set 中：

plaintext 
# 格式：奖品类型:唯一编号
SADD lottery:pool prize1:1 
SADD lottery:pool prize2:1 prize2:2
SADD lottery:pool none:1 none:2 none:3 none:4 none:5 none:6 none:7

此时，prize1 被抽中的概率是 10%，prize2 是 20%，未中奖是 70%。

2. 用户抽奖流程

我们需要另一个 Set 来记录已经中过奖的用户：lottery:winners。

当用户（假设ID为 user:1001）来抽奖时，执行以下逻辑：

  1. 检查是否已参与/中奖：

    plaintext 
    SADD lottery:winners user:1001
    • 如果返回 1：说明用户之前没中过奖，允许抽奖。
    • 如果返回 0：说明用户已经在集合里了，直接拦截，提示“您已中过奖”。

  2. 从奖池中随机抽取：
    如果上一步返回 1，则从奖池随机弹出一个奖品：

    plaintext 
    SPOP lottery:pool
    • 假设返回 prize2:1，说明中了二等奖。代码里截取 prize2 发放即可。
    • 假设返回 none:4，说明没中奖。如果是“不限制参与次数直到中奖为止”，你需要把该用户从 lottery:winners 里 SREM 删掉，让他可以继续抽；如果是“每个人只能抽一次，没中拉倒”，就不用管了。

优点： 逻辑极其简单，纯 Redis 命令实现，完美解决超卖问题。
缺点： 如果“未中奖”的概率是 99.99%，或者参与人数达到千万级，你不可能往 Set 里塞一千万个 none:xxx，会极其消耗内存。

方案二：应用层算权重 + Redis Lua 脚本保并发（大厂主流方案）

这是生产环境中最常用的方案。权重计算放在代码（应用层）里做，Redis 的 Set 仅用来做“用户唯一性”校验，Hash 用来扣库存。

1. 数据结构设计

  • 权重配置：放在代码的配置文件或数据库中（例如：一等奖 1%，二等奖 5%，未中奖 94%）。
  • 已中奖用户名单 (Set)：lottery:winners
  • 奖品库存 (Hash)：lottery:stock -> { "prize1": 10, "prize2": 50 }

2. 应用层：先按概率/权重“假抽”

当用户发起请求时，代码里先根据权重生成一个随机数，决定他中什么奖。

  • 比如代码计算出他中了 prize1。
  • 注意：此时还没真正中奖，因为库存可能没了，或者他之前已经中过了。

3. Redis 层：Lua 脚本原子校验与扣减

把“查用户是否已中奖”、“查库存”、“扣库存”、“记录用户”这四步封装在一个 Lua 脚本中，交给 Redis 原子执行，绝不超发。

Lua 脚本 (draw.lua)：

plaintext 
local user_id = KEYS[1]
local prize_id = KEYS[2]
local winners_key = "lottery:winners"
local stock_key = "lottery:stock"

-- 1. 检查用户是否已经中过奖 (利用 Set 的 SISMEMBER)
if redis.call("SISMEMBER", winners_key, user_id) == 1 then
    return -1 -- 错误码：已经中过奖了
end

-- 2. 检查库存是否充足
local stock = tonumber(redis.call("HGET", stock_key, prize_id) or "0")
if stock <= 0 then
    return -2 -- 错误码：奖品被抽完了
end

-- 3. 扣减库存
redis.call("HINCRBY", stock_key, prize_id, -1)

-- 4. 将用户加入已中奖名单 (利用 Set 保证唯一性)
redis.call("SADD", winners_key, user_id)

return 1 -- 成功

4. 代码执行流程

  1. 用户 user:1001 请求抽奖。
  2. 业务代码根据权重算法（例如 alias method 或简单的随机数区间）算出他抽中 prize1。
  3. 如果抽中的是“未中奖”，直接返回结果，结束。
  4. 如果抽中的是“一等奖”，Java/Go 代码调用上述 Lua 脚本，传入 user:1001 和 prize1。
  5. 解析 Lua 脚本返回值：
    • 返回 1：恭喜，真正中奖了！
    • 返回 -1：提示用户“您已经中过奖啦”。
    • 返回 -2：奖品刚才被别人抢光了，此时需要做降级处理（通常降级为“未中奖”或“阳光普照奖”返回给用户）。

优点：

  1. 内存占用极小（Set里只存真正中奖的人）。
  2. 支持无限多的参与人数和极端的概率设置。
  3. Lua脚本保证了高并发下的绝对安全（不会超卖，每个人绝对只中一次）。

总结与建议

  • 如果你的活动是一个小型闭门活动（比如公司年会，一共1000人，奖品总数也是1000个，抽完为止），直接用方案一。利用 SPOP 和 SADD 极其简单高效。
  • 如果你的活动是一个互联网对外活动（比如双十一抽奖，千万级UV，奖品只有几百个，99%都是未中奖），必须用方案二。代码算概率，Redis Lua 脚本结合 Set 和 Hash 做最终的防刷防超卖拦截。
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