秒杀业务: 简单梳理

作者：人工智能uu | 2024-07-24 07:29:41

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秒杀业务: 简单梳理

回顾概述

（1）在一人一单优惠券秒杀中，先是解决了因线程安全导致的超卖问题，为了满足一人一单的业务需求需要给查询订单表查询库存表上锁，但是synchronized只能满足单机环境下线程安全，在分布式环境对多个JVM需要使用分布式锁，于是手写分布式锁,但是在极端情况下，例如业务超时，会出现“误删”问题，手写锁无法解决，于是引入redisson,借助看门狗机制可以有效解决这个问题。
（2）在整个过程中，涉及到了多次查询和写入数据库操作，通过Jmeter测试性能，最长响应时间达到了秒级，用户体验很差，想到借助异步秒杀（用到了Stream流），并且将两次查询数据库的操作放到redis中以Lua脚本方式（主要是为了保证原子性），将“处理订单”的操作放到消息队列当中，让其他线程接收并且处理。
我们只需要执行一个判断的逻辑，如果库存足够并且满足“一人一单”，就给用户响应下单成功的结果。

业务流程

当用户发起请求时，会请求到nginx,nginx会访问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
在这里插入图片描述

方案思考

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。

如何快速判断一人一单

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。

如何知道下单是否成功

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。

在这里插入图片描述

阻塞队列

内存限制/数据安全都无法得到保证

//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{

        @Override
        public 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();
            }
    }
     //a
	private BlockingQueue<VoucherOrder> orderTasks =new  ArrayBlockingQueue<>(1024 * 1024);

    @Override
    public 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0
        if (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id
        long orderId = redisIdWorker.nextId("order");
        voucherOrder.setId(orderId);
        // 2.4.用户id
        voucherOrder.setUserId(userId);
        // 2.5.代金券id
        voucherOrder.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id
        return Result.ok(orderId);
    }
     
      @Transactional
    public  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);
 
    }
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Stream流

思路

创建一个Stream类型的消息队列，名为stream.orders
修改之前的秒杀下单Lua脚本，在认定有抢购资格后，直接向stream.orders中添加消息，内容包含voucherId、userId、orderId
项目启动时，开启一个线程任务，尝试获取stream.orders中的消息，完成下单

实现

-- 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1
    return 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2
    return 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
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    public Result seckillVoucher(Long voucherId){
        Long userId = UserHolder.getUser().getId();
        //生成订单编号
        long orderId = redisIdWorker.nextId("order");
        // 执行lua脚本
        // 会在lua脚本当中将订单放到stream流中
        Long result = stringRedisTemplate.execute(
                SECKILL_SCRIPT,
                Collections.emptyList(),
                voucherId.toString(),
                userId.toString(),
                String.valueOf(orderId)
        );

        int success = result.intValue();

        if (success != 0) return Result.fail(success == -1 ? "库存不足" : "不能重复下单");

        //将订单保存至阻塞队列
        //3.返回订单id
        return Result.ok(orderId);
    }
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    //异步秒杀业务更改，执行lua脚本之后异步下单
    private static final ExecutorService SECKILL_ORDER_EXECUTOR = Executors.newSingleThreadExecutor();
    @PostConstruct
    private void init(){
        SECKILL_ORDER_EXECUTOR.submit(new VoucherOrderHandler());
    }
    static {
        SECKILL_SCRIPT = new DefaultRedisScript<>();
        SECKILL_SCRIPT.setLocation(new ClassPathResource("seckill.lua"));
        SECKILL_SCRIPT.setResultType(Long.class);
    }

    //子线程
    private class VoucherOrderHandler implements Runnable{
        @Override
        public void run() {
            while (true){
                try {
                    // 1.获取消息队列中的订单信息 XREADGROUP GROUP g1 c1 COUNT 1 BLOCK 2000 STREAMS s1 >
                    List<MapRecord<String, Object, Object>> list = stringRedisTemplate.opsForStream().read(
                            Consumer.from("g1", "c1"),
                            StreamReadOptions.empty().count(1).block(Duration.ofSeconds(2)),
                            StreamOffset.create("stream.orders", ReadOffset.lastConsumed())
                    );
                    //2.判断订单是否为空
                    if (list == null || list.isEmpty()) continue;

                    //3.解析数据
                    MapRecord<String,Object,Object> record = list.get(0);

                    //使用value来填充voucherOrder的属性
                    Map<Object, Object> value = record.getValue();
                    VoucherOrder voucherOrder = BeanUtil.fillBeanWithMap(value, new VoucherOrder(), true);
                    //3.创建订单
                    createVoucherOrder2(voucherOrder);

                    //4.确认消息xack
                    stringRedisTemplate.opsForStream().acknowledge("s1","g1",record.getId());
                }catch (Exception e){
                    e.printStackTrace();
                    handlePendingList();
                }
            }
        }

        private void handlePendingList() {
            while (true){
                try {
                    // 1.获取消息队列中的订单信息 XREADGROUP GROUP g1 c1 COUNT 1 BLOCK 2000 STREAMS s1 >
                    List<MapRecord<String, Object, Object>> list = stringRedisTemplate.opsForStream().read(
                            Consumer.from("g1", "c1"),
                            StreamReadOptions.empty().count(1).block(Duration.ofSeconds(2)),
                            StreamOffset.create("stream.orders", ReadOffset.lastConsumed())
                    );
                    //2.判断订单是否为空
                    if (list == null || list.isEmpty()) continue;

                    //3.解析数据
                    //因为只读取一条记录所以list.get(0)
                    MapRecord<String,Object,Object> record = list.get(0);

                    //使用value来填充voucherOrder的属性
                    Map<Object, Object> value = record.getValue();
                    VoucherOrder voucherOrder = BeanUtil.fillBeanWithMap(value, new VoucherOrder(), true);
                    //3.创建订单
                    createVoucherOrder2(voucherOrder);

                    //4.确认消息xack
                    stringRedisTemplate.opsForStream().acknowledge("s1","g1",record.getId());
                }catch (Exception e){
                    log.error("处理订单异常{}",e.getMessage());
//                    handlePendingList();
                }
            }
        }

        /**
         * 改造成为异步下单
         * 创建订单
         * @param voucherOrder 订单信息
         */
        private void createVoucherOrder2(VoucherOrder voucherOrder) {
            //添加逻辑：该用户是否已经已经下过单了
            //防止黄牛恶意刷单 但是会存在和超卖相同的问题 同一个用户但是超卖了三张票
            Long userId = voucherOrder.getUserId();
            RLock lock = redissonClient.getLock("lock:order:" + userId);
            boolean tryLock = lock.tryLock();

            if (!tryLock) {
                log.error("不允许重复下单");
                return;
            }
            try {
                Long voucherId = voucherOrder.getVoucherId();
                //3.查询订单
                Integer count = query()
                        .eq("user_id", userId)
                        .eq("voucher_id", voucherId)
                        .count();
                //4.校验一人一单
                if (count > 0) {
                    log.error("无法重复下单");
                    return;
                }
                //5.库存扣减 超减问题并发量3000的情况下 超卖10张
                boolean success = seckillVoucherService.update()
                        .setSql("stock= stock -1")
                        .eq("voucher_id", voucherId)
                        .gt("stock", 0).update();

                if (!success) {
                    log.error("库存不足，下单失败");
                    return;
                }
                //6.添加订单
                voucherOrderService.save(voucherOrder);
            }catch (Exception e){
                log.error("下单失败{}",e.getMessage());
            }finally {
                lock.unlock();
            }
        }
    }
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