关联阅读

《高并发秒杀场景下，基于Redis、LUA防止商品超卖 》

本文就是这篇文章在Spring Boot上的实现。关键知识点就是基于RedisTemplate来执行LUA脚本，从而实现防止商品超卖。

相关需求&说明

一般来说秒杀系统的功能不会很多，有：

1、制定秒杀计划。在某天几点开始，售卖什么商品，准备卖多少个，持续多久。

2、展示秒杀计划列表。一般都是显示当天的，8点卖一些，10点卖一些这种。

3、商品详情页。

4、下单购买。

等。

本文主要目的还是用代码实现一下防止商品超卖的功能，所以像制定秒杀计划，展示商品等功能就不着重写了。

还有电商的商品主要是SPU（例如iPhone 12，iPhone 11就是两个SPU）及SKU（例如iPhone 12 64G 白色，iPhone 12 128G 黑色就是两个SKU）的处理，展示的是SPU，购买扣库存的是SKU，本文为了方便，就直接用product来替代了。

下单购买还会有一些前置条件，比如要经过风控系统，确认你是不是黄牛；营销系统，有没有相关的优惠券，虚拟货币之类的。

下单完成还要走库管、物流，还有积分之类的，本文就不涉及了。

本文不涉及数据库，一切都在Redis上操作，不过还是想说一下数据库与缓存数据一致性的问题。

如果我们的系统并发不高，数据库撑得住，则直接操作数据库即可，为防止超卖，可以采用：

悲观锁

select * from SKU表 where sku_id=1 for update;

或乐观锁

update SKU表 set stock=stock-1 where sku_id=1 and update_version=旧版本号;

如果并发高一些，例如商品详情页一般并发最高，为了减少数据库的压力，都会使用Redis等缓存，为了保证数据库与Redis的一致性，多是采用“修改后删除”方案。

但是这个方案在更高并发情况下，如C10K、C10M等，在修改数据库并删除Redis内容的一瞬间，大量查询并发会传导至数据库，产生异常。

这种情况，SPU详情这种接口就坚决不能与数据库连接起来。

步骤应该是：

1、B端管理系统操作数据库（这个并发不会高）。

2、数据入库后，发送消息给MQ。

3、相关处理程序在接收到订阅的MQ的Topic后，从数据库取出信息，放入Redis。

4、相关服务接口只从Redis取数据。

代码实现

在实际项目中，建议将ToC端的秒杀产品相关接口组合为一个微服务，product-server。售卖接口组合为一个微服务，order-server。可以参考之前的Spring Cloud系列文章进行编码，本文就简单使用了一个Spring Boot工程。

《SpringCloud2020替换Netflix套件实践一 》

《SpringCloud2020替换Netflix套件实践二》

《SpringCloud2020替换Netflix套件实践三》

《SpringCloud2020替换Netflix套件实践四 》

秒杀计划实体类：

省略get/set

public class SecKillPlanEntity implements Serializable {
    private static final long serialVersionUID = 8866797803960607461L;

    /**
     * id
     */
    private Long id;

    /**
     * 商品id
     */
    private Long productId;

    /**
     * 商品名称
     */
    private String productName;

    /**
     * 价格 单位：分
     */
    private Long price;

    /**
     * 划线价 单位：分
     */
    private Long linePrice;

    /**
     * 库存数
     */
    private Long stock;

    /**
     * 一个用户只买一件商品标识 0否1是
     */
    private int buyOneFlag;

    /**
     * 计划状态 0未提交，1已提交
     */
    private int planStatus;

    /**
     * 开始时间
     */
    private Date startTime;

    /**
     * 结束时间
     */
    private Date endTime;

    /**
     * 创建时间
     */
    private Date createTime;
}

说明：

1、正如前文所说，秒杀的商品应该展示的是SPU，售卖扣库存的是SKU，本文为了方便，只用product来替代。

2、用户购买秒杀商品，有两种方式：

A、一个用户只允许购买一件。

B、一个用户可以多次购买多件。

所以本类使用buyOneFlag做标识。

3、planStatus代表本次秒杀是否真正执行。0不展示给C端，不进行售卖；1展示给C端，进行售卖。

添加秒杀计划&查询秒杀计划：

@RestController
public class ProductController {

    @Resource
    private RedisTemplate<String, String> redisTemplate;

    // 随机生成秒杀计划设置到Redis中
    @GetMapping("/addSecKillPlan")
    @ResponseBody
    public DefaultResult<List<SecKillPlanEntity>> addSecKillPlan(@RequestParam("saledate") String saleDate) {
        DateTimeFormatter dtf = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
        Random rand = new Random();
        Gson gson = new Gson();
        List<SecKillPlanEntity> list = Lists.newArrayList();

        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            long productId = rand.nextInt(100) + 1;
            long price = rand.nextInt(100) + 1;
            long stock = rand.nextInt(100) + 1;

            String saleStartTime = " 10:00:00";
            String saleEndTime = " 12:00:00";
            int buyOneFlag = 0;
            if (i > 4) {
                saleStartTime = " 14:00:00";
                saleEndTime = " 16:00:00";
                buyOneFlag = 1;
            }

            SecKillPlanEntity entity = new SecKillPlanEntity();
            entity.setId(i + 1L);
            entity.setProductId(productId);
            entity.setProductName("商品" + productId);
            entity.setBuyOneFlag(buyOneFlag);
            entity.setLinePrice(999999L);
            entity.setPlanStatus(1);
            entity.setPrice(price * 100);
            entity.setStock(stock);
            entity.setEndTime(Date
                    .from(LocalDateTime.parse(saleDate + saleEndTime, dtf).atZone(ZoneId.systemDefault()).toInstant()));
            entity.setStartTime(Date.from(
                    LocalDateTime.parse(saleDate + saleStartTime, dtf).atZone(ZoneId.systemDefault()).toInstant()));
            entity.setCreateTime(new Date());

            // 商品详情写入Redis
            ValueOperations<String, String> setProduct = redisTemplate.opsForValue();
            setProduct.set("product_" + productId, gson.toJson(entity));
            // 写入库存
            if (buyOneFlag == 1) {
                // 一个用户只买一件商品
                // 商品购买用户Set
                redisTemplate.opsForSet().add("product_buyers_" + productId, "");
                // 商品库存
                for (int j = 0; j < stock; j++) {
                    redisTemplate.opsForList().leftPush("product_one_stock_" + productId, "1");
                }
            } else {
                // 用户可买多个
                redisTemplate.opsForValue().set("product_stock_" + productId, stock + "");
            }
            list.add(entity);
            System.out.println(gson.toJson(entity));
        }
        redisTemplate.opsForValue().set("seckill_plan_" + saleDate, gson.toJson(list));

        return DefaultResult.success(list);
    }

    @GetMapping("/findSecKillPlanByDate")
    @ResponseBody
    public DefaultResult<List<SecKillPlanEntity>> findSecKillPlanByDate(@RequestParam("saledate") String saleDate) {
        Gson gson = new Gson();
        String planJson = redisTemplate.opsForValue().get("seckill_plan_" + saleDate);
        List<SecKillPlanEntity> list = gson.fromJson(planJson, new TypeToken<List<SecKillPlanEntity>>() {
        }.getType());
        // 设置新的库存
        for (SecKillPlanEntity entity : list) {
            if (entity.getBuyOneFlag() == 1) {
                long newStock = redisTemplate.opsForList().size("product_one_stock_" + entity.getProductId());
                entity.setStock(newStock);
            } else {
                long newStock = Long
                        .parseLong(redisTemplate.opsForValue().get("product_stock_" + entity.getProductId()));
                entity.setStock(newStock);
            }
        }
        return DefaultResult.success(list);
    }
}

说明：

1、addSecKillPlan就是随机生成10个售卖计划，有仅售一件的，也有售多件的。并将相关数据压入Redis。

seckill_plan_日期，代表某日的所有秒杀计划，列表展示用。

product_商品ID，代表某商品信息，详情页使用。

product_one_stock_商品ID，代表仅售一件商品的库存数，值是List，有多少库存，就往里面push多少个“1”。

product_buyers_商品ID，代表仅售一件商品的购买者，已购买过的用户不允许再买。

product_stock_商品ID，代表可售多件商品的库存数，值是库存数。

2、findSecKillPlanByDate，展示某日秒杀售卖计划。库存数从库存相关的两个KEY取。

LUA脚本：

仅售一件buyone.lua：

--商品库存Key product_one_stock_XXX
local stockKey = KEYS[1]
--商品购买用户记录Key product_buyers_XXX
local buyersKey = KEYS[2]
--用户ID
local uid = KEYS[3]
--校验用户是否已经购买
local result=redis.call("sadd" , buyersKey , uid )
if(tonumber(result)==1)
then 
    --没有购买过，可以购买
    local stock=redis.call("lpop" , stockKey )
    --除了nil和false，其他值都是真（包括0）
    if(stock)
    then 
        --有库存
        return 1
    else
        --没有库存
        return -1
    end
else
    --已经购买过
    return -3
end

可售多件buymore.lua：

--商品Key
local key = KEYS[1]
--购买数
local val = ARGV[1]
--现有总库存
local stock = redis.call("GET", key)
if (tonumber(stock)<=0) 
then
    --没有库存
    return -1
else
    --获取扣减后的总库存=总库存-购买数
    local decrstock=redis.call("DECRBY", key, val)
    if(tonumber(decrstock)>=0)
    then
        --扣减购买数后没有超卖，返回现库存
        return decrstock
    else
        --超卖了，把扣减的再加回去
        redis.call("INCRBY", key, val)
        return -2
    end
end

说明：

1、仅售一件。先把购买者的ID用命令“sadd”进product_buyers_商品ID，如果返回1，代表此用户之前没有购买过，否则返回-3，已经购买过。

在从product_one_stock_商品ID中lpop出数值，如果还有库存，必会返回1，有库存，否则就是nil，无库存。

2、可售多件。之前讲过，不再描述。

将两个lua文件，放在Spring Boot工程的resources目录下。

售卖接口：

@RestController
public class OrderController {

    @Resource
    private RedisTemplate<String, String> redisTemplate;

    @GetMapping("/addOrder")
    @ResponseBody
    public DefaultResult<Void> addOrder(@RequestParam("uid") long userId, @RequestParam("pid") long productId,
            @RequestParam("quantity") int quantity) {
        Gson gson = new Gson();
        String productJson = redisTemplate.opsForValue().get("product_" + productId);
        SecKillPlanEntity entity = gson.fromJson(productJson, SecKillPlanEntity.class);
        //TODO 要校验售卖计划是否已提交，是否到了售卖时间
        long code = 0;
        if (entity.getBuyOneFlag() == 1) {
            // 用户只买一件
            code = this.buyOne("product_one_stock_" + productId, "product_buyers_" + productId, userId);
        } else {
            // 用户买多件
            code = this.buyMore("product_stock_" + productId, quantity);
        }
        DefaultResult<Void> result = DefaultResult.success(null);
        // 错误代码的处理应该使用ENUM，本文就节省了
        if (code < 0) {
            result.setCode(code);
            if (code == -1) {
                result.setMsg("没有库存");
            } else if (code == -2) {
                result.setMsg("库存不足");
            } else if (code == -3) {
                result.setMsg("已经购买过");
            }
        }
        return result;
    }

    private Long buyOne(String stockKey, String buysKey, long userId) {
        DefaultRedisScript<Long> defaultRedisScript = new DefaultRedisScript<Long>();
        defaultRedisScript.setResultType(Long.class);
        defaultRedisScript.setScriptSource(new ResourceScriptSource(new ClassPathResource("buyone.lua")));
        // "{pre}:"
        List<String> keys = Lists.newArrayList(stockKey, buysKey, userId + "");

        Long result = redisTemplate.execute(defaultRedisScript, keys, "");

        return result;
    }

    private Long buyMore(String stockKey, int quantity) {
        DefaultRedisScript<Long> defaultRedisScript = new DefaultRedisScript<Long>();
        defaultRedisScript.setResultType(Long.class);
        defaultRedisScript.setScriptSource(new ResourceScriptSource(new ClassPathResource("buymore.lua")));
        List<String> keys = Lists.newArrayList(stockKey);
        Long result = redisTemplate.execute(defaultRedisScript, keys, quantity+"");
        return result;
    }
}

说明：

1、主要看buyOne、buyMore两个私有方法，里面写的是如何使用RedisTemplate执行lua脚本。

另外我看有资料说如果使用的是Redis集群，则会报错，因为我没有Redis的集群环境，所以也没法测试，大家有环境的可以试一试。

2、addOrder有一些代码为了节省时间，就写得很low了，比如一些校验没有加，错误码应该使用ENUM等。

测试用例：

1、A用户购买仅售一件商品1，成功。

2、A用户再购买仅售一件商品1，失败。

3、N用户购买仅售一件商品1，库存不足。

4、A用户购买可售多件商品2，成功。

5、A用户购买可售多件商品2，库存不足。

本人在本机环境下跑过，没有问题，结果我就不放了。

牛年的第一篇文章，如果您觉得不错，想继续看的话，还请关注、点赞、评论、收藏、转发[谢谢]。