NetCore/Net8下使用Redis的分布式锁实现秒杀功能

目的

本文主要是使用NetCore/Net8加上Redis来实现一个简单的秒杀功能，学习Redis的分布式锁功能。

准备工作

1.Visual Studio 2022开发工具

2.Redis集群（6个Redis实例，3主3从）或者单个Redis实例也可以。

实现思路

1.秒杀开始前，将商品的数量缓存到Redis中

2.使用Redis的分布式缓存锁，保证只有一个人能获取到锁，进而保证减库存的操作的原子性。

3.获取到Redis分布式锁后，开始后续的业务操作，减少库存。

实现代码

// See https://aka.ms/new-console-template for more information
using StackExchange.Redis;

WriteLine("开始秒杀活动......");
WriteLine("请输入秒杀商品的ID，按回车键确认：", ConsoleColor.Blue);

//ThreadPool.SetMinThreads(200, 200);

var db = GetDataBase();

string? productId = Console.ReadLine();
if (!string.IsNullOrWhiteSpace(productId))
{
    int maxProductNumber = 100;
    //设置商品的最大库存数量
    await db.StringSetAsync($"ProductNumber:{productId}", maxProductNumber);

    //开始模拟购买
    List allTaskList = new List();
    for (int i = 0; i < 1000; i++)
    {
        var task = BuyProduct(db, buyerId: i);
        allTaskList.Add(task);
    }
    await Task.WhenAll(allTaskList);
    int buySuccessNumber = Directory.GetFiles($"{AppContext.BaseDirectory}/buyer/").Length;
    WriteLine($"秒杀产品数量={maxProductNumber},购买成功用户数量={buySuccessNumber}", ConsoleColor.Green);
    Console.ReadLine();
}
else
{
    Console.WriteLine("输入商品ID为空，自动退出");
}

IDatabase GetDataBase()
{
    ConnectionMultiplexer cm = ConnectionMultiplexer.Connect("127.0.0.1:6379,127.0.0.1:6380,127.0.0.1:6381,127.0.0.1:6382,127.0.0.1:6383,127.0.0.1:6384");
    return cm.GetDatabase();
}

async Task BuyProduct(IDatabase db, int buyerId)
{
    int threadId = Environment.CurrentManagedThreadId;
    try
    {
        //首先获取当前库存，判断是否还可以购买
        var leftProductNumber = await GetProductCurrentNumberAsync(db, productId);
        if (leftProductNumber < 1)
        {
            WriteLine($"线程Id={threadId},购买失败，用户Id:{buyerId}，库存不足1，当前库存：{leftProductNumber}", ConsoleColor.Red);
            return;
        }
        string key = $"ProductId:{productId}";
        string lockValue = Guid.NewGuid().ToString();
        //锁的过期时间一定要比成功获取锁后操作业务所需的时间长,
        //否则会导致业务还没有操作完成(减库存)锁就释放了，导致后面的用户获取到锁，最终导致超卖的情况
        bool lockSuccess = await GetLockAsync(db, key, lockValue, TimeSpan.FromSeconds(5));
        if (!lockSuccess)
        {
            WriteLine($"线程Id={threadId},用户Id={buyerId},购买锁获取失败", ConsoleColor.Red);
            return;
        }

        try
        {
            //再次获取当前库存，判断是否还可以购买
            leftProductNumber = await GetProductCurrentNumberAsync(db, productId);
            if (leftProductNumber < 1)
            {
                WriteLine($"线程Id={threadId},购买失败:{lockValue},用户Id:{buyerId}，库存不足2，当前库存：{leftProductNumber}", ConsoleColor.Red);
                return;
            }
            //扣减库存
            await db.StringDecrementAsync($"ProductNumber:{productId}");

            WriteLine($"线程Id={threadId},购买成功:{lockValue},用户Id:{buyerId}", ConsoleColor.Green);
            var dirPath = $"{AppContext.BaseDirectory}/buyer";
            if (!Directory.Exists(dirPath))
            {
                Directory.CreateDirectory(dirPath);
            }
            await File.WriteAllTextAsync($"{dirPath}/buy-success-{buyerId}.txt", $"锁Id={lockValue},用户Id={buyerId},产品Id={productId},剩余产品数量={leftProductNumber}");
        }
        finally
        {
            bool lockReleased = await db.LockReleaseAsync(key, lockValue);
            if (!lockReleased)
            {
                WriteLine($"线程Id={threadId},用户Id={buyerId},锁释放失败：{lockValue}", ConsoleColor.Yellow);
            }
        }
    }
    catch(Exception ex)
    {
        WriteLine($"线程Id={threadId},用户Id={buyerId},购买失败：{ex}", ConsoleColor.Red);
    }
}

async Task GetLockAsync(IDatabase db, string key, string lockValue, TimeSpan timeout)
{
    //每个用户有五次获取Redis分布式产品锁的机会，如果5次重试后，都没有获取到锁，则默认秒杀失败
    int i = 5;
    while (i > 0)
    {
        bool lockSuccess = await db.LockTakeAsync(key, lockValue, timeout);
        if (lockSuccess)
        {
            return true;
        }
        await Task.Delay(TimeSpan.FromMilliseconds(new Random(Guid.NewGuid().GetHashCode()).Next(100, 500)));
        i--;
    }
    return false;
}

async Task GetProductCurrentNumberAsync(IDatabase db, string productId)
{
    string? leftProductNumberString = await db.StringGetAsync($"ProductNumber:{productId}");
    _ = long.TryParse(leftProductNumberString, out long leftProductNumber);
    return leftProductNumber;
}

static void WriteLine(string text, ConsoleColor colour = ConsoleColor.White)
{
    Console.ForegroundColor = colour;
    Console.WriteLine(text);
}

运行效果