【Redis核心知识】实现秒杀的三种方案

你的名字 2024-02-24 02:08 5阅读 0赞

#### 文章目录 ####

*  Redis秒杀方案
 *   *  方案一：使用\`商品ID\`作为分布式锁，加锁后扣减库存
     *  方案二：使用\`商品ID+库存量\`作为分布式锁，加锁后扣减库存
     *  方案三：使用\`INCR\`和\`DECR\`原子操作扣减库存

## Redis秒杀方案 ##

`Redis`性能很好，被大量使用于秒杀场景下，实现秒杀有以下几种方案：

### 方案一：使用`商品ID`作为分布式锁，加锁后扣减库存 ###

该方案的`实现流程`为:

*  用户发起秒杀请求到`Redis`，`Redis`先使用`商品ID`作为`key`尝试加锁，保证只有一个用户进入之后流程，保证`原子性`；
 *  如果加锁`成功`，则查询库存。如果库存充足，则扣减库存，代表秒杀成功；若库存不足，直接返回秒杀失败；

实现代码如下：

/**
     * Redis秒杀方法一：先加分布式锁，然后查询缓存，根据库存量数量进行后续操作：如果库存量大于零，则扣减库存，返回true；否则返回false；
     * @param goodId 商品ID
     * @return 成功返回true，失败返回false
     */
    @Override
    public Boolean secKillByRedisFun1(Integer goodId) {
        
        // 根据商品ID构造key
        String goodKey = "good-stock-" + goodId;
        String userId = Thread.currentThread().getName() + "-" + System.currentTimeMillis();
        // 使用商品作为锁，锁的粒度较大
        String lockId = "sec-kill-lock-" + goodId;
        return this.subStock(lockId, userId, goodKey);
    }
    
    /**
     * 使用分布式锁秒杀，加锁后再查询redis库存，最后扣减库存
     * @param lockId 锁ID
     * @param userId 用户ID
     * @param goodKey　商品ID
     * @return 秒杀成功返回 true，否则返回 false
     */
    private boolean subStock(String lockId, String userId, String goodKey) {
        
        // 尝试先加锁，如果加锁成功再进行查询库存量，和扣减库存操作，此时只能有一个线程进入代码块
        if (redisLock.lock(lockId, userId, 4000)) {
        
            try {
        
                // 查询库存
                Integer stock = (Integer) redisTemplate.opsForValue().get(goodKey);
                if (stock == null) {
        
                    System.out.println("商品不在缓存中");
                }
                // 如果剩余库存量大于零，则扣减库存
                if (stock > 0) {
        
                    redisTemplate.opsForValue().decrement(goodKey);
                    return true;
                } else {
        
                    return false;
                }
            } finally {
        
                // 释放锁
                redisLock.unlock(lockId, userId);
            }
        }
        return false;
    }

该方案存在一些`缺点`：

*  用户进来后都要抢锁，即便是库存量`已经为零`，仍然需要抢锁，这无疑带来了很多无用争抢；
 *  锁的是商品`ID`，锁粒度太大，并发性能可以进一步优化；

解决方案：

*  抢锁前先`查询库存`，如果库存已经为零，则直接返回`false`，不必参与抢锁过程；
 *  使用`商品ID+库存量`作为锁，降低锁粒度，进一步提升并发性能;

### 方案二：使用`商品ID+库存量`作为分布式锁，加锁后扣减库存 ###

该方案的`实现流程`为:

*  用户发起秒杀请求到`Redis`，`Redis`先查询库存量，然后根据`商品ID+库存量`作为`key`尝试加锁，保证只有一个用户进入之后流程，保证`原子性`；
 *  如果加锁`成功`，则查询库存。如果库存充足，则扣减库存，代表秒杀成功；若库存不足，直接返回秒杀失败；

> 注意：第一步查询库存量后，可以添加判断`库存是否为零`的操作，这样就能过滤掉库存为零后的大量请求。

实现代码如下：

@Override
    public Boolean secKillByRedisFun2(Integer goodId) {
        
        // 根据商品ID构造key
        String goodKey = "good-stock-" + goodId;
        // 查询库存，使用库存量作为锁，细化锁粒度，提高并发量
        Integer curStock = (Integer) redisTemplate.opsForValue().get(goodKey);
        if (curStock <= 0) {
        
            return false;
        }
        String userId = Thread.currentThread().getName() + "-" + System.currentTimeMillis();
        String lockId = "sec-kill-lock-" + goodId + "-" + curStock;
        return this.subStock(lockId, userId, goodKey);
    }
    
    /**
     * 使用分布式锁秒杀，加锁后再查询redis库存，最后扣减库存
     * @param lockId 锁ID
     * @param userId 用户ID
     * @param goodKey　商品ID
     * @return 秒杀成功返回 true，否则返回 false
     */
    private boolean subStock(String lockId, String userId, String goodKey) {
        
        // 尝试先加锁，如果加锁成功再进行查询库存量，和扣减库存操作，此时只能有一个线程进入代码块
        if (redisLock.lock(lockId, userId, 4000)) {
        
            try {
        
                // 查询库存
                Integer stock = (Integer) redisTemplate.opsForValue().get(goodKey);
                if (stock == null) {
        
                    System.out.println("商品不在缓存中");
                }
                // 如果剩余库存量大于零，则扣减库存
                if (stock > 0) {
        
                    redisTemplate.opsForValue().decrement(goodKey);
                    return true;
                } else {
        
                    return false;
                }
            } finally {
        
                // 释放锁
                redisLock.unlock(lockId, userId);
            }
        }
        return false;
    }

以上两种`先加锁再查询库存量扣减库存`的方案，是为了保证`查询库存`和`扣减库存`操作的原子性，也可以使用`lua`脚本实现这两个操作的原子性，这样就不需要额外维护分布式锁的开销。

### 方案三：使用`INCR`和`DECR`原子操作扣减库存 ###

该方案直接使用`DECR`操作扣减库存，不需要提前查询缓存，代码简洁:

*  如果返回值大于零，说明库存充足，表示秒杀成功；
 *  如果返回值小于零，说明库存不足，需要使用`INCR`操作恢复库存，秒杀失败；

实现代码如下：

/**
     * Redis 秒杀方案三：使用原子操作DECR和INCR扣减库存
     * @param goodId 商品ID
     * @return
     */
    @Override
    public Boolean secKillByRedisFun3(Integer goodId) {
        
        // 根据商品ID构造key
        String goodKey = "good-stock-" + goodId;
        Long stockCount = redisTemplate.opsForValue().decrement(goodKey);
        if (stockCount >= 0) {
        
            return true;
        } else {
        
            // 如果库存不够，则恢复库存
            redisTemplate.opsForValue().increment(goodKey);
            return false;
        }
    }

**不足**：后期库存为零后，大量请求扣减库存后需要`恢复库存`，这是一个无用操作。

**解决方案**：可以提前查询库存，如果库存为零，直接返回`false`。