Redis实战案例20-优化秒杀（一人一单）

1. 查询优惠券
2. 判断秒杀库存；
3. 查询订单；
4. 校验一人一单；
5. 减库存、创建订单；

以上均为串行操作，执行效率不高，在高并发的场景下性能很一般

问题引出：如何在Redis中完成秒杀判断和校验一人一单的问题？

Redis优化秒杀

将优惠券库存和订单信息存入redis，用lua脚本执行（保证原子性）；
将用户id用set集合存到redis中，对于同一张优惠券，如果userId存在，用户不能重复下单，以此判断用户是否有资格购买；
异步开启独立线程执行，创建订单，放入阻塞队列，线程读取队列中的信息，完成秒杀操作，异步创建订单（这样下单就不会影响系统的耗时了）；
与同步创建相比，在高并发情况下，大大提高响应时间。

需求1：

新增秒杀券的同时，将优惠券信息保存到Redis中

@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);
    // 保存秒杀信息到Redis中
    stringRedisTemplate.opsForValue().set(SECKILL_STOCK_KEY + voucher.getId(), voucher.getStock().toString());
}

需求2:

基于Lua脚本（原子性操作，避免在期间发生意外中断和并发问题），判断秒杀库存、一人一单，决定用户是否抢购成功
编写脚本

-- 1.参数列表
-- 1.1 优惠券id
local voucherId = ARGV[1]
-- 1.2 用户id
local userId = ARGV[2]

-- 2.数据key
-- 2.1 库存key
local stockKey = 'seckill:stock' .. voucherId
-- 2.2 订单key
local orderKey = 'seckill:order' .. voucherId

-- 3.脚本业务
-- 3.1 判断库存是否充足
if(tonumber(redis.call('get', stockKey)) <= 0) then
    -- 3.2 库存不足 返回1
    return 1
end
-- 3.2 判断用户是否下单
if(redis.call('sismember', orderKey, userId) == 1) then
    -- 3.3 存在，说明是重复下单，返回2
    return 2
end
-- 3.4 扣库存
redis.call('incrby', stockKey, -1)
-- 3.5 下单（保存用户）
redis.call('sadd', orderKey, userId)

重新编写获取秒杀券的功能（提高吞吐量的主要部分）

@Resource
private RedissonClient redissonClient;
private static final DefaultRedisScript<Long> SECKILL_SCRIPT;
static {
    SECKILL_SCRIPT = new DefaultRedisScript<>();
    SECKILL_SCRIPT.setLocation(new ClassPathResource("seckill.lua"));
    SECKILL_SCRIPT.setResultType(Long.class);
}
@Override
public Result seckillVoucher(Long voucherId) {
    // 获取用户id
    Long userId = UserHolder.getUser().getId();
    //1. 执行lua脚本
    Long result = stringRedisTemplate.execute(
            SECKILL_SCRIPT,
            Collections.emptyList(),// key参数为0，所以参数传空集合
            voucherId.toString(),
            userId.toString()
    );
    //2. 判断是否为0
    int i = result.intValue();
    if(i != 0) {
        //2.1 不为0，没有购买资格
        return Result.fail(i == 1 ? "库存不足" : "不能重复下单");
    }
    //2.2 为0，有购买资格，把下单信息保存到阻塞队列
    // TODO 保存阻塞队列
    // 生成全局唯一ID
    long orderId = redisIdWorker.nextId("order");
    //3. 返回订单id
    return Result.ok(0);
}

需求3：

将优惠券id和用户id存入阻塞队列

需求4：

开启线程任务，不断地从阻塞队列中获取数据，实现下单功能

    @Resource
    private ISeckillVoucherService seckillVoucherService;
    @Resource
    private RedisIdWorker redisIdWorker;

    @Resource
    private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;

    @Resource
    private RedissonClient redissonClient;
    private static final DefaultRedisScript<Long> SECKILL_SCRIPT;
    static {
        SECKILL_SCRIPT = new DefaultRedisScript<>();
        SECKILL_SCRIPT.setLocation(new ClassPathResource("seckill.lua"));
        SECKILL_SCRIPT.setResultType(Long.class);
    }

    /**
     * 阻塞队列：当线程尝试从队列中获取元素时，如果没有元素线程会阻塞，直到队列中元素，线程才会被唤醒，并获取元素
     */
    private BlockingQueue<VoucherOrder> ordersTask = new ArrayBlockingQueue<>(1024 * 1024);
    /**
     * 线程池：异步线程，执行保存订单到数据库
     */
    private static final ExecutorService SECKILL_ORDER_EXECUTOR = Executors.newSingleThreadExecutor();

    /**
     * PostConstruct注解，什么时候执行？在用户秒杀执行之前去执行，这个任务在这个类初始化之后就来执行submit
     */
    @PostConstruct
    private void init() {
        SECKILL_ORDER_EXECUTOR.submit(new VoucherOrderHandler());
    }

    /**
     * 异步线程，从阻塞队列中取出订单信息，执行保存订单到数据库
     */
    private class VoucherOrderHandler implements Runnable{

        @Override
        public void run() {
            while (true){
                // 只要队列中有，就不断去取,不用担心陷入死循环，因为take()还有队列中有才会取，没有就不会拿
                try {
                    VoucherOrder voucherOrder = ordersTask.take();
                    // 创建订单
                    handleVoucherOrder(voucherOrder);
                } catch (Exception e) {
                    log.error("订单异常信息",e);
                }
            }

        }


    }

    // 代理对象
    private IVoucherOrderService proxy;

    /**
     * 处理订单
     * @param voucherOrder
     */
    private void handleVoucherOrder(VoucherOrder voucherOrder) {
        // 用户id，不能从UserHolder取，因为是从线程池中取得线程，不是主线程
        Long userId = voucherOrder.getId();
        // 创建锁对象(注意要拼接用户id，实现单个用户的一人一单，只有同一个id的请求打来时才要进行锁定)
        RLock lock = redissonClient.getLock("order:" + userId);
        // redissonClient.getLock()无参默认是获取失败就返回
        boolean isLock = lock.tryLock();
        if(!isLock){
            log.error("一人只能抢一次哦~");
            return;
        }
        try {
            // 此时获取不到IVoucherOrderService的代理对象，因为线程池是子线程，只有主线程才能在ThreadLocal中取得
            // 所以获取代理对象的操作只能在主线程中
            // IVoucherOrderService proxy = (IVoucherOrderService) AopContext.currentProxy();
            proxy.createVoucherOrder(voucherOrder);
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    @Override
    public Result seckillVoucher(Long voucherId) {
        // 获取用户id
        Long userId = UserHolder.getUser().getId();
        //1. 执行lua脚本
        Long result = stringRedisTemplate.execute(
                SECKILL_SCRIPT,
                Collections.emptyList(),// key参数为0，所以参数传空集合
                voucherId.toString(),
                userId.toString()
        );
        //2. 判断是否为0
        int i = result.intValue();
        if(i != 0) {
            //2.1 不为0，没有购买资格
            return Result.fail(i == 1 ? "库存不足" : "不能重复下单");
        }
        //2.2 为0，有购买资格，把下单信息保存到阻塞队列
        //3. 创建订单
        VoucherOrder voucherOrder = new VoucherOrder();
        //3.1 订单id（生成唯一ID）
        long orderId = redisIdWorker.nextId("order");
        voucherOrder.setId(orderId);
        //3.2 用户id
        voucherOrder.setUserId(userId);
        //3.3 代金券id
        voucherOrder.setVoucherId(voucherId);
        save(voucherOrder);
        //3.4 保存阻塞队列
        ordersTask.add(voucherOrder);

        //3.5 获取代理对象
        proxy = (IVoucherOrderService) AopContext.currentProxy();
        //4. 返回订单id
        return Result.ok(0);
    }
    @Transactional
    public void createVoucherOrder(VoucherOrder voucherOrder) {
        // 一人一单
        // 用户id
        Long userId = voucherOrder.getUserId();

        // 查询订单
        int count = query().eq("user_id", userId).eq("voucher_id", voucherOrder.getVoucherId()).count();
        if (count > 0) {
            log.error(("已经抢过咯~"));
            return;
        }
        //5. 扣减库存(MybatisPlus运用)
        boolean success = seckillVoucherService.update()
                .setSql("stock = stock - 1")// set stock = stock - 1
                .eq("voucher_id", voucherOrder.getVoucherId()).gt("stock", 0)// where id = ? and stock = ?
                .update();
        if (!success) {
            // 扣减失败
            log.error(("已经抢完咯~"));
            return;
        }
        //6. 创建订单
        save(voucherOrder);
    }

大概的执行逻辑：首先是seckillVoucher(Long voucherId)方法，执行lua脚本，尝试判断库存和用户是否有资格购买，如果没有资格直接结束；如果是有资格不是直接创建而是放到阻塞队列中；然后执行异步下单，在类初始化的时候执行线程池，业务就是不断从阻塞队列里取数据，创建过程就是handleVoucherOrder(VoucherOrder voucherOrder)，这里加锁目的就是兜底，然后代理对象进行创建订单，数据库的操作。

秒杀业务的优化思路？
1、先利用Redis完成库存余量、一人一单的判断，完成抢单业务
2、再将下单业务放到阻塞队列，利用独立线程异步下单；

基于阻塞队列的异步秒杀存在的问题？
1、内存限制问题；如果服务宕机，会导致内存数据丢失，任务丢失；
2、数据安全问题；