利用redis实现秒杀功能

6、秒杀优化

这个是 图灵 的redis实战里面的一个案例

6.1 秒杀优化-异步秒杀思路

我们来回顾一下下单流程

当用户发起请求，此时会请求nginx，nginx会访问到tomcat，而tomcat中的程序，会进行串行操作，分成如下几个步骤

1、查询优惠卷

2、判断秒杀库存是否足够

3、查询订单

4、校验是否是一人一单

5、扣减库存

6、创建订单

在这六步操作中，又有很多操作是要去操作数据库的，而且还是一个线程串行执行， 这样就会导致我们的程序执行的很慢，所以我们需要异步程序执行，那么如何加速呢？

在这里笔者想给大家分享一下课程内没有的思路，看看有没有小伙伴这么想，比如，我们可以不可以使用异步编排来做，或者说我开启N多线程，N多个线程，一个线程执行查询优惠卷，一个执行判断扣减库存，一个去创建订单等等，然后再统一做返回，这种做法和课程中有哪种好呢？答案是课程中的好，因为如果你采用我刚说的方式，如果访问的人很多，那么线程池中的线程可能一下子就被消耗完了，而且你使用上述方案，最大的特点在于，你觉得时效性会非常重要，但是你想想是吗？并不是，比如我只要确定他能做这件事，然后我后边慢慢做就可以了，我并不需要他一口气做完这件事，所以我们应当采用的是课程中，类似消息队列的方式来完成我们的需求，而不是使用线程池或者是异步编排的方式来完成这个需求

优化方案：我们将耗时比较短的逻辑判断放入到redis中，比如是否库存足够，比如是否一人一单，这样的操作，只要这种逻辑可以完成，就意味着我们是一定可以下单完成的，我们只需要进行快速的逻辑判断，根本就不用等下单逻辑走完，我们直接给用户返回成功， 再在后台开一个线程，后台线程慢慢的去执行queue里边的消息，这样程序不就超级快了吗？而且也不用担心线程池消耗殆尽的问题，因为这里我们的程序中并没有手动使用任何线程池，当然这里边有两个难点

第一个难点是我们怎么在redis中去快速校验一人一单，还有库存判断

第二个难点是由于我们校验和tomct下单是两个线程，那么我们如何知道到底哪个单他最后是否成功，或者是下单完成，为了完成这件事我们在redis操作完之后，我们会将一些信息返回给前端，同时也会把这些信息丢到异步queue中去，后续操作中，可以通过这个id来查询我们tomcat中的下单逻辑是否完成了。

我们现在来看看整体思路：当用户下单之后，判断库存是否充足只需要导redis中去根据key找对应的value是否大于0即可，如果不充足，则直接结束，如果充足，继续在redis中判断用户是否可以下单，如果set集合中没有这条数据，说明他可以下单，如果set集合中没有这条记录，则将userId和优惠卷存入到redis中，并且返回0，整个过程需要保证是原子性的，我们可以使用lua来操作

当以上判断逻辑走完之后，我们可以判断当前redis中返回的结果是否是0 ，如果是0，则表示可以下单，则将之前说的信息存入到到queue中去，然后返回，然后再来个线程异步的下单，前端可以通过返回的订单id来判断是否下单成功。

6.2 秒杀优化-Redis完成秒杀资格判断

需求：

• 新增秒杀优惠券的同时，将优惠券信息保存到Redis中

• 基于Lua脚本，判断秒杀库存、一人一单，决定用户是否抢购成功

• 如果抢购成功，将优惠券id和用户id封装后存入阻塞队列

• 开启线程任务，不断从阻塞队列中获取信息，实现异步下单功能

VoucherServiceImpl

@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);// 保存秒杀库存到Redis中//SECKILL_STOCK_KEY 这个变量定义在RedisConstans中//private static final String SECKILL_STOCK_KEY ="seckill:stock:"stringRedisTemplate.opsForValue().set(SECKILL_STOCK_KEY + voucher.getId(), voucher.getStock().toString());
}

完整lua表达式

-- 1.参数列表
-- 1.1.优惠券id
local voucherId = ARGV[1]
-- 1.2.用户id
local userId = ARGV[2]
-- 1.3.订单id
local orderId = ARGV[3]-- 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 get stockKey
if(tonumber(redis.call('get', stockKey)) <= 0) then-- 3.2.库存不足，返回1return 1
end
-- 3.2.判断用户是否下单 SISMEMBER orderKey userId
if(redis.call('sismember', orderKey, userId) == 1) then-- 3.3.存在，说明是重复下单，返回2return 2
end
-- 3.4.扣库存 incrby stockKey -1
redis.call('incrby', stockKey, -1)
-- 3.5.下单（保存用户）sadd orderKey userId
redis.call('sadd', orderKey, userId)
-- 3.6.发送消息到队列中， XADD stream.orders * k1 v1 k2 v2 ...
redis.call('xadd', 'stream.orders', '*', 'userId', userId, 'voucherId', voucherId, 'id', orderId)
return 0

当以上lua表达式执行完毕后，剩下的就是根据步骤3,4来执行我们接下来的任务了

VoucherOrderServiceImpl

@Override
public Result seckillVoucher(Long voucherId) {//获取用户Long userId = UserHolder.getUser().getId();long orderId = redisIdWorker.nextId("order");// 1.执行lua脚本Long result = stringRedisTemplate.execute(SECKILL_SCRIPT,Collections.emptyList(),voucherId.toString(), userId.toString(), String.valueOf(orderId));int r = result.intValue();// 2.判断结果是否为0if (r != 0) {// 2.1.不为0 ，代表没有购买资格return Result.fail(r == 1 ? "库存不足" : "不能重复下单");}//TODO 保存阻塞队列// 3.返回订单idreturn Result.ok(orderId);
}

6.3 秒杀优化-基于阻塞队列实现秒杀优化

VoucherOrderServiceImpl

修改下单动作，现在我们去下单时，是通过lua表达式去原子执行判断逻辑，如果判断我出来不为0 ，则要么是库存不足，要么是重复下单，返回错误信息，如果是0，则把下单的逻辑保存到队列中去，然后异步执行

//异步处理线程池
private static final ExecutorService SECKILL_ORDER_EXECUTOR = Executors.newSingleThreadExecutor();//在类初始化之后执行，因为当这个类初始化好了之后，随时都是有可能要执行的
@PostConstruct
private void init() {SECKILL_ORDER_EXECUTOR.submit(new VoucherOrderHandler());
}
// 用于线程池处理的任务
// 当初始化完毕后，就会去从对列中去拿信息private class VoucherOrderHandler implements Runnable{@Overridepublic void run() {while (true){try {// 1.获取队列中的订单信息VoucherOrder voucherOrder = orderTasks.take();// 2.创建订单handleVoucherOrder(voucherOrder);} catch (Exception e) {log.error("处理订单异常", e);}}}private void handleVoucherOrder(VoucherOrder voucherOrder) {//1.获取用户Long userId = voucherOrder.getUserId();// 2.创建锁对象RLock redisLock = redissonClient.getLock("lock:order:" + userId);// 3.尝试获取锁boolean isLock = redisLock.lock();// 4.判断是否获得锁成功if (!isLock) {// 获取锁失败，直接返回失败或者重试log.error("不允许重复下单！");return;}try {//注意：由于是spring的事务是放在threadLocal中，此时的是多线程，事务会失效proxy.createVoucherOrder(voucherOrder);} finally {// 释放锁redisLock.unlock();}}//aprivate BlockingQueue<VoucherOrder> orderTasks =new  ArrayBlockingQueue<>(1024 * 1024);@Overridepublic Result seckillVoucher(Long voucherId) {Long userId = UserHolder.getUser().getId();long orderId = redisIdWorker.nextId("order");// 1.执行lua脚本Long result = stringRedisTemplate.execute(SECKILL_SCRIPT,Collections.emptyList(),voucherId.toString(), userId.toString(), String.valueOf(orderId));int r = result.intValue();// 2.判断结果是否为0if (r != 0) {// 2.1.不为0 ，代表没有购买资格return Result.fail(r == 1 ? "库存不足" : "不能重复下单");}VoucherOrder voucherOrder = new VoucherOrder();// 2.3.订单idlong orderId = redisIdWorker.nextId("order");voucherOrder.setId(orderId);// 2.4.用户idvoucherOrder.setUserId(userId);// 2.5.代金券idvoucherOrder.setVoucherId(voucherId);// 2.6.放入阻塞队列orderTasks.add(voucherOrder);//3.获取代理对象proxy = (IVoucherOrderService)AopContext.currentProxy();//4.返回订单idreturn Result.ok(orderId);}@Transactionalpublic  void createVoucherOrder(VoucherOrder voucherOrder) {Long userId = voucherOrder.getUserId();// 5.1.查询订单int count = query().eq("user_id", userId).eq("voucher_id", voucherOrder.getVoucherId()).count();// 5.2.判断是否存在if (count > 0) {// 用户已经购买过了log.error("用户已经购买过了");return ;}// 6.扣减库存boolean success = seckillVoucherService.update().setSql("stock = stock - 1") // set stock = stock - 1.eq("voucher_id", voucherOrder.getVoucherId()).gt("stock", 0) // where id = ? and stock > 0.update();if (!success) {// 扣减失败log.error("库存不足");return ;}save(voucherOrder);}

小总结：

秒杀业务的优化思路是什么？

• 先利用Redis完成库存余量、一人一单判断，完成抢单业务
• 再将下单业务放入阻塞队列，利用独立线程异步下单
• 基于阻塞队列的异步秒杀存在哪些问题？
  • 内存限制问题
  • 数据安全问题