Springboot整合Redis如何实现超卖问题
Springboot整合Redis如何实现超卖问题
这篇文章将为大家详细讲解有关Springboot整合Redis如何实现超卖问题，小编觉得挺实用的，因此分享给大家做个参考，希望大家阅读完这篇文章后可以有所收获。
超卖简单代码
写一段简单正常的超卖逻辑代码，多个用户同时操作同一段数据，探究出现的问题。
Redis中存储一项数据信息，请求对应接口，获取商品数量信息；
商品数量信息如果大于0，则扣减1，重新存储Redis中；
运行代码测试问题。
/***Redis数据库操作，超卖问题模拟*@author**/@RestControllerpublicclassRedisController{//引入String类型redis操作模板@AutowiredprivateStringRedisTemplatestringRedisTemplate;//测试数据设置接口@RequestMapping("/setStock")publicStringsetStock(){stringRedisTemplate.opsForValue().set("stock","100");return"ok";}//模拟商品超卖代码@RequestMapping("/deductStock")publicStringdeductStock(){//获取Redis数据库中的商品数量Integerstock=Integer.parseInt(stringRedisTemplate.opsForValue().get("stock"));//减库存if(stock>0){intrealStock=stock-1;stringRedisTemplate.opsForValue().set("stock",String.valueOf(realStock));System.out.println("商品扣减成功，剩余商品："+realStock);}else{System.out.println("库存不足.....");}return"end";}}
超卖问题
单服务器单应用情况下
在单应用模式下，使用jmeter压测。
测试结果：
每个请求相当于一个线程，当几个线程同时拿到数据时，线程A拿到库存为84，这个时候线程B也进入程序，并且抢占了CPU，访问库存为84，最后两个线程都对库存减一，导致最后修改为83，实际上多卖出去了一件
既然线程和线程之间，数据处理不一致，能否使用synchronized加锁测试？
设置synchronized
依旧还是先测试单服务器
//模拟商品超卖代码,//设置synchronized同步锁@RequestMapping("/deductStock1")publicStringdeductStock1(){synchronized(this){//获取Redis数据库中的商品数量Integerstock=Integer.parseInt(stringRedisTemplate.opsForValue().get("stock"));//减库存if(stock>0){intrealStock=stock-1;stringRedisTemplate.opsForValue().set("stock",String.valueOf(realStock));System.out.println("商品扣减成功，剩余商品："+realStock);}else{System.out.println("库存不足.....");}}return"end";}
数量100
重新压测，得到的日志信息如下所示：
在单机模式下，添加synchronized关键字，的确能够避免商品的超卖现象！
但是在分布式微服务中，针对该服务设置了集群，synchronized依旧还能保证数据的正确性吗？
假设多个请求，被注册中心负载均衡，每个微服务中的该处理接口，都添加有synchronized，
依然会出现类似的超卖问题：
synchronized只是针对单一服务器的JVM进行加锁，但是分布式是很多个不同的服务器，导致两个线程或多个在不同服务器上共同对商品数量信息做了操作！
Redis实现分布式锁
在Redis中存在一条命令setnx (set if not exists)
setnx key value
如果不存在key，则可以设置成功；否则设置失败。
修改处理接口，增加key
//模拟商品超卖代码@RequestMapping("/deductStock2")publicStringdeductStock2(){//创建一个key，保存至redisStringkey="lock";//setnx//由于redis是一个单线程，执行命令采取“队列”形式排队！//优先进入队列的命令先执行，由于是setnx，第一个执行后，其他操作执行失败。booleanresult=stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(key,"thisislock");//当不存在key时，可以设置成功，回执true；如果存在key，则无法设置，返回falseif(!result){//前端监测，redis中存在，则不能让这个抢购操作执行，予以提示！return"err";}//获取Redis数据库中的商品数量Integerstock=Integer.parseInt(stringRedisTemplate.opsForValue().get("stock"));//减库存if(stock>0){intrealStock=stock-1;stringRedisTemplate.opsForValue().set("stock",String.valueOf(realStock));System.out.println("商品扣减成功，剩余商品："+realStock);}else{System.out.println("库存不足.....");}//程序执行完成，则删除这个keystringRedisTemplate.delete(key);return"end";}
1、请求进入接口中，如果redis中不存在key，则会新建一个setnx；如果存在，则不会新建，同时返回错误编码，不会继续执行抢购逻辑。
2、当创建成功后，执行抢购逻辑。
3、抢购逻辑执行完成后，删除数据库中对应的setnx的key。让其他请求能够设置并操作。
这种逻辑来说比之前单一使用syn合理的多，但是如果执行抢购操作中出现了异常，导致这个key无法被删除。以至于其他处理请求，一直无法拿到key，程序逻辑死锁！
可以采取try … finally进行操作
/***模拟商品超卖代码设置**@return*/@RequestMapping("/deductStock3")publicStringdeductStock3(){//创建一个key，保存至redisStringkey="lock";//setnx//由于redis是一个单线程，执行命令采取队列形式排队！优先进入队列的命令先执行，由于是setnx，第一个执行后，其他操作执行失败booleanresult=stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(key,"thisislock");//当不存在key时，可以设置成功，回执true；如果存在key，则无法设置，返回falseif(!result){//前端监测，redis中存在，则不能让这个抢购操作执行，予以提示！return"err";}try{//获取Redis数据库中的商品数量Integerstock=Integer.parseInt(stringRedisTemplate.opsForValue().get("stock"));//减库存if(stock>0){intrealStock=stock-1;stringRedisTemplate.opsForValue().set("stock",String.valueOf(realStock));System.out.println("商品扣减成功，剩余商品："+realStock);}else{System.out.println("库存不足.....");}}finally{//程序执行完成，则删除这个key//放置于finally中，保证即使上述逻辑出问题，也能del掉stringRedisTemplate.delete(key);}return"end";}
这个逻辑相比上面其他的逻辑来说，显得更加的严谨。
但是，如果一套服务器，因为断电、系统崩溃等原因出现宕机，导致本该执行finally中的语句未成功执行完成！！同样出现key一直存在，导致死锁！
通过超时间解决上述问题
在设置成功setnx后，以及抢购代码逻辑执行前，增加key的限时。
/***模拟商品超卖代码设置setnx保证分布式环境下，数据处理安全行问题；<br>*但如果某个代码段执行异常，导致key无法清理，出现死锁，添加try...finally;<br>*如果某个服务因某些问题导致释放key不能执行，导致死锁，此时解决思路为：增加key的有效时间;<br>*为了保证设置key的值和设置key的有效时间，两条命令构成同一条原子命令，将下列逻辑换成其他代码。**@return*/@RequestMapping("/deductStock4")publicStringdeductStock4(){//创建一个key，保存至redisStringkey="lock";//setnx//由于redis是一个单线程，执行命令采取队列形式排队！优先进入队列的命令先执行，由于是setnx，第一个执行后，其他操作执行失败//booleanresult=stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(key,"thisislock");//让设置key和设置key的有效时间都可以同时执行booleanresult=stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(key,"thisislock",10,TimeUnit.SECONDS);//当不存在key时，可以设置成功，回执true；如果存在key，则无法设置，返回falseif(!result){//前端监测，redis中存在，则不能让这个抢购操作执行，予以提示！return"err";}//设置key有效时间//stringRedisTemplate.expire(key,10,TimeUnit.SECONDS);try{//获取Redis数据库中的商品数量Integerstock=Integer.parseInt(stringRedisTemplate.opsForValue().get("stock"));//减库存if(stock>0){intrealStock=stock-1;stringRedisTemplate.opsForValue().set("stock",String.valueOf(realStock));System.out.println("商品扣减成功，剩余商品："+realStock);}else{System.out.println("库存不足.....");}}finally{//程序执行完成，则删除这个key//放置于finally中，保证即使上述逻辑出问题，也能del掉stringRedisTemplate.delete(key);}return"end";}
但是上述代码的逻辑中依旧会有问题：
如果处理逻辑中，出现
超时问题。
当逻辑执行时，时间超过设定key有效时间，此时会出现什么问题？
从上图可以清楚的发现问题：
如果一个请求执行时间超过了key的有效时间。
新的请求执行过来时，必然可以拿到key并设置时间；
此时的redis中保存的key并不是请求1的key，而是别的请求设置的。
当请求1执行完成后，此处删除key，删除的是别的请求设置的key！
依然出现了key形同虚设的问题！如果失效一直存在，超卖问题依旧不会解决。
通过key设置值匹配的方式解决形同虚设问题
既然出现key形同虚设的现象，是否可以增加条件，当finally中需要执行删除操作时，获取数据判断值是否是该请求中对应的，如果是则删除，不是则不管！
修改上述代码如下所示：
/***模拟商品超卖代码<br>*解决`deductStock6`中，key形同虚设的问题。**@return*/@RequestMapping("/deductStock5")publicStringdeductStock5(){//创建一个key，保存至redisStringkey="lock";Stringlock_value=UUID.randomUUID().toString();//setnx//让设置key和设置key的有效时间都可以同时执行booleanresult=stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(key,lock_value,10,TimeUnit.SECONDS);//当不存在key时，可以设置成功，回执true；如果存在key，则无法设置，返回falseif(!result){//前端监测，redis中存在，则不能让这个抢购操作执行，予以提示！return"err";}try{//获取Redis数据库中的商品数量Integerstock=Integer.parseInt(stringRedisTemplate.opsForValue().get("stock"));//减库存if(stock>0){intrealStock=stock-1;stringRedisTemplate.opsForValue().set("stock",String.valueOf(realStock));System.out.println("商品扣减成功，剩余商品："+realStock);}else{System.out.println("库存不足.....");}}finally{//程序执行完成，则删除这个key//放置于finally中，保证即使上述逻辑出问题，也能del掉//判断redis中该数据是否是这个接口处理时的设置的，如果是则删除if(lock_value.equalsIgnoreCase(stringRedisTemplate.opsForValue().get(key))){stringRedisTemplate.delete(key);}}return"end";}
由于获得锁的线程必须执行完减库存逻辑才能释放锁，所以在此期间所有其他的线程都会由于没获得锁，而直接结束程序，导致有很多库存根本没有卖出去，所以这里应该可以优化，让没获得锁的线程等待，或者循环检查锁
最终版
我们将锁封装到一个实体类中，然后加入两个方法，加锁和解锁
@ComponentpublicclassRedisLock{privatefinalLoggerlog=LoggerFactory.getLogger(this.getClass());privatefinallongacquireTimeout=10*1000;//获取锁之前的超时时间(获取锁的等待重试时间)privatefinalinttimeOut=20;//获取锁之后的超时时间(防止死锁)@AutowiredprivateStringRedisTemplatestringRedisTemplate;//引入String类型redis操作模板/***获取分布式锁*@return锁标识*/publicbooleangetRedisLock(StringlockName,StringlockValue){//1.计算获取锁的时间LongendTime=System.currentTimeMillis()+acquireTimeout;//2.尝试获取锁while(System.currentTimeMillis()<endTime){//3.获取锁成功就设置过期时间让设置key和设置key的有效时间都可以同时执行booleanresult=stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(lockName,lockValue,timeOut,TimeUnit.SECONDS);if(result){returntrue;}}returnfalse;}/***释放分布式锁*@paramlockName锁名称*@paramlockValue锁值*/publicvoidunRedisLock(StringlockName,StringlockValue){if(lockValue.equalsIgnoreCase(stringRedisTemplate.opsForValue().get(lockName))){stringRedisTemplate.delete(lockName);}}}
@RestControllerpublicclassRedisController{//引入String类型redis操作模板@AutowiredprivateStringRedisTemplatestringRedisTemplate;@AutowiredprivateRedisLockredisLock;@RequestMapping("/setStock")publicStringsetStock(){stringRedisTemplate.opsForValue().set("stock","100");return"ok";}@RequestMapping("/deductStock")publicStringdeductStock(){//创建一个key，保存至redisStringkey="lock";Stringlock_value=UUID.randomUUID().toString();try{booleanredisLock=this.redisLock.getRedisLock(key,lock_value);//获取锁if(redisLock){//获取Redis数据库中的商品数量Integerstock=Integer.parseInt(stringRedisTemplate.opsForValue().get("stock"));//减库存if(stock>0){intrealStock=stock-1;stringRedisTemplate.opsForValue().set("stock",String.valueOf(realStock));System.out.println("商品扣减成功，剩余商品："+realStock);}else{System.out.println("库存不足.....");}}}finally{redisLock.unRedisLock(key,lock_value);//释放锁}return"end";}}
可以看到失败的线程不会直接结束，而是会尝试重试，一直到重试结束时间，才会结束
实际上这个最终版依然存在3个问题
1、在finally流程中，由于是先判断在处理。如果判断条件结束后，获取到的结果为true。但是在执行del操作前，此时jvm在执行GC操作(为了保证GC操作获取GC roots根完全，会暂停java程序)，导致程序暂停。GC操作执行完成后(暂停恢复后)，执行del操作，但是此时的key还在当前加锁的key么？
2、问题如图所示
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