优惠券秒杀案例 - CAS、Redis+Lua脚本解决高并发并行

news/2024/7/27 8:43:57/文章来源:https://blog.csdn.net/Panci_/article/details/136531659

一、认识悲观锁和乐观锁？

二、一人一单问题（优化）

三、并行执行带来的问题

3.1Redis实现分布式锁

3.1.1 基础代码

3.1.2 保证释放的锁是自己的

3.1.3 Lua脚本保证原子性

情景介绍：

超卖问题在我们业务中很常见，当高并发访问数据库时，可能就会出现该问题，例如有100张优惠券，在1秒内被抢光，如果不考虑线程安全问题，这时候很可能卖出去超过100张。

一、认识悲观锁和乐观锁？

悲观锁：

概念：认为线程安全问题一定会发生，所以，为每一个线程加锁，让它们串行化执行，例如java中的synchronized,lock这些都是悲观锁。
优点：简单粗暴
缺点：性能一般

乐观锁：

概念：认为线程安全问题不一定发生，所有，当修改数据的时候，再次查询数据库，判断这个值有没有被修改过，这就是CAS锁机制。
优点：性能好
缺点：成功率低

为什么这里会成功率低呢？

加入有100个线程抢50张票，100个线程同时读取到了数据库，线程1修改了数据库，那么其他99个线程都会失败。。这就出现了还有票却没卖出去的问题

改进方案：

查询的时候不需要查询是否修改过，只查询是否库存>0即可

二、一人一单问题（优化）

经过测试，上面的乐观锁是一个用户下了所有的单，那么现在要求一人一单，该怎么解决呢？

解决办法：我们可以在下单之前啊，查询数据库中该用户是否下单，如果已经下单，那么直接返回，同样，这里也会遇到线程安全问题，这又该如何解决呢？

解决办法：我们还是要加锁，由于这次是判断数据库中的数据存不存在，所以不能加乐观锁了，只能加悲观锁。

public Result seckillVoucher(Long voucherId) {SeckillVoucher voucher = iSeckillVoucherService.getById(voucherId);if (voucher.getBeginTime().isAfter(LocalDateTime.now())) {return Result.fail("活动还未开始");}if (voucher.getEndTime().isBefore(LocalDateTime.now())) {return Result.fail("活动已经结束");}// 库存不足if(voucher.getStock() < 1){return Result.fail("库存不足");}// 注意两点// 1.释放锁时机 先提交事务，在释放锁// 2.防止事务失效Long userHolder = UserHolder.getUser().getId();synchronized (userHolder.toString().intern()){// 使用代理对象调用该函数，防止事务失效IVoucherOrderService proxy = (IVoucherOrderService) AopContext.currentProxy();return proxy.createOrder(voucherId);}}@Transactionalpublic Result createOrder(Long voucherId){// 一人一单Long userHolder = UserHolder.getUser().getId();int count = query().eq("user_id", userHolder).eq("voucher_id", voucherId).count();if(count > 0){return Result.fail("用户已经购买一次");}// 更新库存boolean success = iSeckillVoucherService.update().setSql("stock = stock - 1").eq("voucher_id", voucherId).gt("stock", 0).update();if(!success){return Result.fail("库存不足");}// 添加下单数据VoucherOrder voucherOrder = new VoucherOrder();// 全局IDlong nextId = redisIdWorker.nextId("order");voucherOrder.setId(nextId);// voucher_idvoucherOrder.setVoucherId(voucherId);// 用户idvoucherOrder.setUserId(UserHolder.getUser().getId());// 存数据save(voucherOrder);// 返回订单idreturn Result.ok(nextId);}

逻辑也是相当也复杂，其中要注意的是释放锁的时机，还有防止事务失效。

三、并行执行带来的问题

前面说的都是单体项目，也就是只有一个服务器，一个JVM，但是如果同时部署两台服务，又会出现一人两单问题，原因是每个JVM都维护自己的内存，这是synchronized锁只针对自己的那块内存有效，这就是并行问题。

分布式锁实现的三种方式

3.1Redis实现分布式锁

获取锁
获取失败不等待，直接返回结果（非阻塞）

问题1：这里要设置过期时间作为保底策略，因为一旦获取锁之后Redis宕机了，那么就永远无法操作这个业务了。

setnx lock thread1 # 普通
# Redis可能宕机
expire lock 10 # 设置过期时间作为保底策略

问题2：这里宕机发生了过期时间也设置不上，所以也会有问题，我们直接合并两个命令

set lock thread1 EX 10 NX

释放锁

del lock # 手动释放锁

下面进行代码实现，有多个版本。

3.1.1 基础代码

第一个版本的代码省略，直接上第二个版本的。

3.1.2 保证释放的锁是自己的

问题：上面逻辑有问题，因为如果线程1执行逻辑耗时比较长，这时候锁过期了，线程2就可以获取了，线程1执行完逻辑释放锁，把线程2的锁给释放了，这样又会导致并行问题。

解决：释放锁的时候只能释放自己的锁，（加锁标识）

public class SimpleRedisTemplate {private String name;private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;private static final String KEY_PREFIX = "lock:";private static final String ID_PREFIX = UUID.randomUUID().toString(true) + "-";public SimpleRedisTemplate(String name, StringRedisTemplate stringRedisTemplate) {this.name = name;this.stringRedisTemplate = stringRedisTemplate;}/*** 获取锁* @param timeoutSec* @return*/public boolean tryLock(Long timeoutSec){// 1.利用UUID区分不同服务的相同线程，拼接上线程IDString threadId = ID_PREFIX + Thread.currentThread().getId();Boolean b = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(name + KEY_PREFIX, threadId , timeoutSec, TimeUnit.MINUTES);return Boolean.TRUE.equals(b); // 防止b为null}/*** 释放锁*/public void unLock(){// 获取锁 是自己的才释放String lockId = stringRedisTemplate.opsForValue().get(name + KEY_PREFIX);String threadId = ID_PREFIX + Thread.currentThread().getId();if(threadId.equals(lockId)){stringRedisTemplate.delete(name + KEY_PREFIX);}}}

3.1.3 Lua脚本保证原子性

问题：如果释放锁时JVM正在进行垃圾回收，那么该命令也会阻塞，这样也会导致锁过期而没释放，就又会重复上面的问题，所以我们要保证释放锁这一段逻辑的原子性，我们使用Lua脚本

Lua脚本简单使用：

此处有待补充~~因为我也不是很会

Lua脚本代码

-- 判断线程标识与锁标识是否一致
if(AVGV[1] == redis.call("get", KEYS[1])) then// 释放锁return redis.call("del", KEYS[1]);
end
return 0;

修改释放锁逻辑

    private static final DefaultRedisScript<Long> UNLOCK_SCRIPT;// 提前加载Lua脚本static {UNLOCK_SCRIPT = new DefaultRedisScript<>();UNLOCK_SCRIPT.setLocation(new ClassPathResource("unlock.lua"));UNLOCK_SCRIPT.setResultType(Long.class);}public void unLock(){// 调用Lua脚本stringRedisTemplate.execute(UNLOCK_SCRIPT,Collections.singletonList(name + KEY_PREFIX),ID_PREFIX + Thread.currentThread().getId());}