springboot 整合redis | 乐观锁实现商品秒杀

CSDN话题挑战赛第2期
参赛话题：Java技术分享

优惠卷秒杀

⚡1.1 - 全局唯一 ID

每个店铺都可以发布优惠券：

当用户抢购时，就会生成订单并保存到 tb_voucher_order 这张表中，而订单表如果使用数据库自增 ID 就存在一些问题：

• id 的规律性太明显
• 受单表数据量的限制

场景分析：如果我们的 id 具有太明显的规则，用户或者说商业对手很容易猜测出来我们的一些敏感信息，比如商城在一天时间内，卖出了多少单，这明显不合适。

场景分析二：随着我们商城规模越来越大，mysql 的单表的容量不宜超过 500W，数据量过大之后，我们要进行拆库拆表，但拆分表了之后，他们从逻辑上讲他们是同一张表，所以他们的 id 是不能一样的， 于是乎我们需要保证 id 的唯一性。

全局 ID 生成器，是一种在分布式系统下用来生成全局唯一 ID 的工具，一般要满足下列特性：

为了增加 ID 的安全性，我们可以不直接使用 Redis 自增的数值，而是拼接一些其它信息：

ID 的组成部分：符号位：1bit，永远为 0

时间戳：31bit，以秒为单位，可以使用 69 年

序列号：32bit，秒内的计数器，支持每秒产生 2^32 个不同 ID

1.2 -Redis 实现全局唯一 Id

@Component
public class RedisIdWorker {
    /**
     * 开始时间戳
     */
    private static final long BEGIN_TIMESTAMP = 1640995200L;
    /**
     * 序列号的位数
     */
    private static final int COUNT_BITS = 32;

    private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;

    public RedisIdWorker(StringRedisTemplate stringRedisTemplate) {
        this.stringRedisTemplate = stringRedisTemplate;
    }

    public long nextId(String keyPrefix) {
        // 1.生成时间戳
        LocalDateTime now = LocalDateTime.now();
        long nowSecond = now.toEpochSecond(ZoneOffset.UTC);
        long timestamp = nowSecond - BEGIN_TIMESTAMP;

        // 2.生成序列号
        // 2.1.获取当前日期，精确到天
        String date = now.format(DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy:MM:dd"));
        // 2.2.自增长
        long count = stringRedisTemplate.opsForValue().increment("icr:" + keyPrefix + ":" + date);

        // 3.拼接并返回
        return timestamp << COUNT_BITS | count;
    }
}

❄️1.3 添加优惠卷

新增秒杀卷代码：

@Override
@Transactional
public void addSeckillVoucher(Voucher voucher) {
    // 保存优惠券
    save(voucher);
    // 保存秒杀信息
    SeckillVoucher seckillVoucher = new SeckillVoucher();
    seckillVoucher.setVoucherId(voucher.getId());
    seckillVoucher.setStock(voucher.getStock());
    seckillVoucher.setBeginTime(voucher.getBeginTime());
    seckillVoucher.setEndTime(voucher.getEndTime());
    seckillVoucherService.save(seckillVoucher);
    // 保存秒杀库存到Redis中
    stringRedisTemplate.opsForValue().set(SECKILL_STOCK_KEY + voucher.getId(), voucher.getStock().toString());
}

1.4 实现秒杀下单

秒杀下单应该思考的内容：

下单时需要判断两点：

• 秒杀是否开始或结束，如果尚未开始或已经结束则无法下单
• 库存是否充足，不足则无法下单

下单核心逻辑分析：

当用户开始进行下单，我们应当去查询优惠卷信息，查询到优惠卷信息，判断是否满足秒杀条件

比如时间是否充足，如果时间充足，则进一步判断库存是否足够，如果两者都满足，则扣减库存，创建订单，然后返回订单 id，如果有一个条件不满足则直接结束。

@Override
public Result seckillVoucher(Long voucherId) {
    // 1.查询优惠券
    SeckillVoucher voucher = seckillVoucherService.getById(voucherId);
    // 2.判断秒杀是否开始
    if (voucher.getBeginTime().isAfter(LocalDateTime.now())) {
        // 尚未开始
        return Result.fail("秒杀尚未开始！");
    }
    // 3.判断秒杀是否已经结束
    if (voucher.getEndTime().isBefore(LocalDateTime.now())) {
        // 尚未开始
        return Result.fail("秒杀已经结束！");
    }
    // 4.判断库存是否充足
    if (voucher.getStock() < 1) {
        // 库存不足
        return Result.fail("库存不足！");
    }
    //5，扣减库存
    boolean success = seckillVoucherService.update()
            .setSql("stock= stock -1")
            .eq("voucher_id", voucherId).update();
    if (!success) {
        //扣减库存
        return Result.fail("库存不足！");
    }
    //6.创建订单
    VoucherOrder voucherOrder = new VoucherOrder();
    // 6.1.订单id
    long orderId = redisIdWorker.nextId("order");
    voucherOrder.setId(orderId);
    // 6.2.用户id
    Long userId = UserHolder.getUser().getId();
    voucherOrder.setUserId(userId);
    // 6.3.代金券id
    voucherOrder.setVoucherId(voucherId);
    save(voucherOrder);

    return Result.ok(orderId);

}

⭐1.5 库存超卖问题分析

有关超卖问题分析：在我们原有代码中是这么写的

if (voucher.getStock() < 1) {
       // 库存不足
       return Result.fail("库存不足！");
   }
   //5，扣减库存
   boolean success = seckillVoucherService.update()
           .setSql("stock= stock -1")
           .eq("voucher_id", voucherId).update();
   if (!success) {
       //扣减库存
       return Result.fail("库存不足！");
   }

假设线程 1 过来查询库存，判断出来库存大于 1，正准备去扣减库存，但是还没有来得及去扣减，此时线程 2 过来，线程 2也去查询库存，发现这个数量一定也大于 1，那么这两个线程都会去扣减库存，最终多个线程相当于一起去扣减库存，此时就会出现库存的超卖问题。

超卖问题是典型的多线程安全问题，针对这一问题的常见解决方案就是加锁：而对于加锁，我们通常有两种解决方案：见下图：

• 悲观锁：

悲观锁可以实现对于数据的串行化执行，比如 syn，和 lock 都是悲观锁的代表，同时，悲观锁中又可以再细分为公平锁，非公平锁，可重入锁，等等

• 乐观锁：

乐观锁：会有一个版本号，每次操作数据会对版本号 + 1，再提交回数据时，会去校验是否比之前的版本大 1 ，如果大 1 ，则进行操作成功，这套机制的核心逻辑在于，如果在操作过程中，版本号只比原来大 1 ，那么就意味着操作过程中没有人对他进行过修改，他的操作就是安全的，如果不大 1，则数据被修改过，当然乐观锁还有一些变种的处理方式比如 cas

乐观锁的典型代表：就是 cas，利用 cas 进行无锁化机制加锁，var5 是操作前读取的内存值，while 中的 var1+var2是预估值，如果预估值 == 内存值，则代表中间没有被人修改过，此时就将新值去替换 内存值

这里使用的方式是没有像 cas 一样带自旋的操作，也没有对 version 的版本号 + 1 ，他的操作逻辑是在操作时，对版本号进行 + 1 操作，然后要求 version 如果是 1 的情况下，才能操作，那么第一个线程在操作后，数据库中的 version 变成了 2，但是他自己满足 version=1 ，所以没有问题，此时线程 2 执行，线程 2 最后也需要加上条件 version =1 ，但是现在由于线程 1 已经操作过了，所以线程 2，操作时就不满足 version=1 的条件了，所以线程 2 无法执行成功

1.6 乐观锁解决超卖问题

boolean success = seckillVoucherService.update()
            .setSql("stock= stock -1")
            .eq("voucher_id", voucherId).update().gt("stock",0); //where id = ? and stock > 0

1.7 优惠券秒杀 - 一人一单

需求：修改秒杀业务，要求同一个优惠券，一个用户只能下一单

现在的问题在于：

优惠卷是为了引流，但是目前的情况是，一个人可以无限制的抢这个优惠卷，所以我们应当增加一层逻辑，让一个用户只能下一个单，而不是让一个用户下多个单

具体操作逻辑如下：比如时间是否充足，如果时间充足，则进一步判断库存是否足够，然后再根据优惠卷 id 和用户 id 查询是否已经下过这个订单，如果下过这个订单，则不再下单，否则进行下单

在使用锁过程中，控制锁粒度是一个非常重要的事情，因为如果锁的粒度太大，会导致每个线程进来都会锁住，所以我们需要去控制锁的粒度，以下这段代码需要修改为：

intern () 这个方法是从常量池中拿到数据，如果我们直接使用 userId.toString () 他拿到的对象实际上是不同的对象，new 出来的对象，我们使用锁必须保证锁必须是同一把，所以我们需要使用 intern () 方法

VoucherOrderServiceImpl

@Override
public Result seckillVoucher(Long voucherId) {
    // 1.查询优惠券
    SeckillVoucher voucher = seckillVoucherService.getById(voucherId);
    // 2.判断秒杀是否开始
    if (voucher.getBeginTime().isAfter(LocalDateTime.now())) {
        // 尚未开始
        return Result.fail("秒杀尚未开始！");
    }
    // 3.判断秒杀是否已经结束
    if (voucher.getEndTime().isBefore(LocalDateTime.now())) {
        // 尚未开始
        return Result.fail("秒杀已经结束！");
    }
    // 4.判断库存是否充足
    if (voucher.getStock() < 1) {
        // 库存不足
        return Result.fail("库存不足！");
    }
    // 5.一人一单逻辑
    // 5.1.用户id
    Long userId = UserHolder.getUser().getId();
    synchronized(userId.toString().intern()){
         //获取代理对象(事务)
         IVoucherOrderService proxy = (IVoucherOrderService)AopContext.currentProxy();
         return proxy.createVoucherOrder(voucherId);
     } 
}

@Transactional
public  Result createVoucherOrder(Long voucherId) {
	Long userId = UserHolder.getUser().getId();
	synchronized(userId.toString().intern()){
         // 5.1.查询订单
        int count = query().eq("user_id", userId).eq("voucher_id", voucherId).count();
        // 5.2.判断是否存在
        if (count > 0) {
            // 用户已经购买过了
            return Result.fail("用户已经购买过一次！");
        }

        // 6.扣减库存
        boolean success = seckillVoucherService.update()
                .setSql("stock = stock - 1") // set stock = stock - 1
                .eq("voucher_id", voucherId).gt("stock", 0) // where id = ? and stock > 0
                .update();
        if (!success) {
            // 扣减失败
            return Result.fail("库存不足！");
        }

        // 7.创建订单
        VoucherOrder voucherOrder = new VoucherOrder();
        // 7.1.订单id
        long orderId = redisIdWorker.nextId("order");
        voucherOrder.setId(orderId);
        // 7.2.用户id
        voucherOrder.setUserId(userId);
        // 7.3.代金券id
        voucherOrder.setVoucherId(voucherId);
        save(voucherOrder);

        // 7.返回订单id
        return Result.ok(orderId);
    }
}

这样就可以通过加锁方式解决在单机情况下的一人一单安全问题

小结

通过加锁可以解决在单机情况下的一人一单安全问题，但是在集群模式下就不行了,后续我将使用分布式锁对业务功能进行优化.

如果这篇【文章】有帮助到你，希望可以给我点个赞，创作不易，如果有对Java后端或者对redis感兴趣的朋友,请多多关注

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