使用乐观锁处理商品超卖的问题

1.问题引入

电商这类购物网站，涉及到多张数据表的IO操作，针对购物来说，用户将商品加入购物车时，会判断购买数量是否小于商品库存，这样才能成功加入购物车。同理，当用户提交订单时，通常的逻辑是：先判断购物车的每一个商品的购买数量是否小于库存量。如果小于库存量，表示可以提交订单，然后修改库存值，更新销量值。否则订单就会创建失败，返回库存不足的提示。但判断数量是否低于库存量，再到更新库存信息和销量信息时，中间的时间间隔，很可能出现第二个用户也选择了该商品，并且也保存订单成功。

在多个用户同时发起对同一个商品的下单请求时，先查询商品库存，再修改商品库存，会出现资源竞争问题，导致库存的最终结果出现异常。

2.解决办法：

• 悲观锁

当查询某条记录时，即让数据库为该记录加锁，锁住记录后别人无法操作，使用类似如下语法

select stock from tb_sku where id=1 for update;

SKU.objects.select_for_update().get(id=1)

悲观锁类似于我们在多线程资源竞争时添加的互斥锁，容易出现死锁现象，采用不多。

• 乐观锁

**乐观锁并不是真实存在的锁，而是在更新的时候判断此时的库存是否是之前查询出的库存，如果相同，表示没人修改，可以更新库存，否则表示别人抢过资源，不再执行库存更新。**类似如下操作

update tb_sku set stock=2 where id=1 and stock=7;

SKU.objects.filter(id=1, stock=7).update(stock=2)

• 任务队列

将下单的逻辑放到任务队列中（如celery），将并行转为串行，所有人排队下单。比如开启只有一个进程的Celery，一个订单一个订单的处理。

3.使用乐观锁解决超卖问题部分代码

def create(self, validated_data):
        """
        保存订单
        """
        # 获取当前下单用户
        user = self.context['request'].user

        # 组织订单编号 20170903153611+user.id
        # timezone.now() -> datetime
        order_id = timezone.now().strftime('%Y%m%d%H%M%S') + ('%09d' % user.id)

        address = validated_data['address']
        pay_method = validated_data['pay_method']

        # 生成订单
        with transaction.atomic():
            # 创建一个保存点
            save_id = transaction.savepoint()

            try:
                # 创建订单信息
                order = OrderInfo.objects.create(
                    order_id=order_id,
                    user=user,
                    address=address,
                    total_count=0,
                    total_amount=Decimal(0),
                    freight=Decimal(10),
                    pay_method=pay_method,
                    status=OrderInfo.ORDER_STATUS_ENUM['UNSEND'] if pay_method == OrderInfo.PAY_METHODS_ENUM['CASH'] else OrderInfo.ORDER_STATUS_ENUM['UNPAID']
                )
                # 获取购物车信息
                redis_conn = get_redis_connection("cart")
                redis_cart = redis_conn.hgetall("cart_%s" % user.id)
                cart_selected = redis_conn.smembers('cart_selected_%s' % user.id)

                # 将bytes类型转换为int类型
                cart = {}
                for sku_id in cart_selected:
                    cart[int(sku_id)] = int(redis_cart[sku_id])

                # # 一次查询出所有商品数据
                # skus = SKU.objects.filter(id__in=cart.keys())

                # 处理订单商品
                sku_id_list = cart.keys()
                for sku_id in sku_id_list:
                    while True:
                        sku = SKU.objects.get(id=sku_id)

                        sku_count = cart[sku.id]

                        # 判断库存
                        origin_stock = sku.stock  # 原始库存
                        origin_sales = sku.sales  # 原始销量

                        if sku_count > origin_stock:
                            transaction.savepoint_rollback(save_id)
                            raise serializers.ValidationError('商品库存不足')

                        # 用于演示并发下单
                        # import time
                        # time.sleep(5)

                        # 减少库存
                        # sku.stock -= sku_count
                        # sku.sales += sku_count
                        # sku.save()
                        new_stock = origin_stock - sku_count
                        new_sales = origin_sales + sku_count

                        # 根据原始库存条件更新，返回更新的条目数，乐观锁
                        ret = SKU.objects.filter(id=sku.id, stock=origin_stock).update(stock=new_stock, sales=new_sales)
                        if ret == 0:
                            continue

                        # 累计商品的SPU 销量信息
                        sku.goods.sales += sku_count
                        sku.goods.save()

                        # 累计订单基本信息的数据
                        order.total_count += sku_count  # 累计总金额
                        order.total_amount += (sku.price * sku_count)  # 累计总额

                        # 保存订单商品
                        OrderGoods.objects.create(
                            order=order,
                            sku=sku,
                            count=sku_count,
                            price=sku.price,
                        )

                        # 更新成功
                        break

                # 更新订单的金额数量信息
                order.total_amount += order.freight
                order.save()

            except serializers.ValidationError:
                raise
            except Exception as e:
                logger.error(e)
                transaction.savepoint_rollback(save_id)
                raise

            # 提交事务
            transaction.savepoint_commit(save_id)

            # 更新redis中保存的购物车数据
            pl = redis_conn.pipeline()
            pl.hdel('cart_%s' % user.id, *cart_selected)
            pl.srem('cart_selected_%s' % user.id, *cart_selected)
            pl.execute()
            return order

4.使用乐观锁需要修改MySQL的事务隔离级别

事务隔离级别指的是在处理同一个数据的多个事务中，一个事务修改数据后，其他事务何时能看到修改后的结果。

MySQL数据库事务隔离级别主要有四种：

• Serializable 串行化，一个事务一个事务的执行
• Repeatable read 可重复读，无论其他事务是否修改并提交了数据，在这个事务中看到的数据值始终不受其他事务影响
• Read committed 读取已提交，其他事务提交了对数据的修改后，本事务就能读取到修改后的数据值
• Read uncommitted 读取为提交，其他事务只要修改了数据，即使未提交，本事务也能看到修改后的数据值。

MySQL数据库默认使用可重复读（ Repeatable read），而使用乐观锁的时候，如果一个事务修改了库存并提交了事务，那其他的事务应该可以读取到修改后的数据值，所以不能使用可重复读的隔离级别，应该修改为读取已提交Read committed。

修改方法：

cd /etc/mysql/mysql.conf.d/
sudo vim mysqld.conf

可在末尾添加：transaction-isolation=READ-COMMITTED