一、背景
一般在日常開(kāi)發(fā)中經(jīng)常會(huì)遇到打折促銷，秒殺活動(dòng)当船，就如拼多多最近的4999搶券買愛(ài)瘋11促銷活動(dòng)来破，畢竟誰(shuí)的錢也不是大風(fēng)刮來(lái)的，有秒殺有促銷必定帶來(lái)大量用戶货岭，而這類活動(dòng)往往支撐著公司重要營(yíng)銷策略路操，所以保證系統(tǒng)在高并發(fā)下不出異常非常關(guān)鍵，這其中棘手的便是如何在高并發(fā)下高效的處理庫(kù)存數(shù)據(jù)千贯。
現(xiàn)在處理這種場(chǎng)景存在多種方案屯仗。但是要保證高性能和高可用，大部分方案并不滿足搔谴，今天就來(lái)聊聊高并發(fā)下庫(kù)存加減那些事兒魁袜。
二、方案
1. 歷史數(shù)據(jù)庫(kù)的事務(wù)特性和唯一主鍵
基于數(shù)據(jù)庫(kù)的事務(wù)，扣減庫(kù)存的操作方法同一個(gè)事務(wù)中進(jìn)行庫(kù)存扣減峰弹，事務(wù)中任何操作失敗店量，執(zhí)行回滾操作。從而保證原子性鞠呈。單純靠數(shù)據(jù)庫(kù)的事務(wù)融师，只能在單體的項(xiàng)目中。如何要分布式的項(xiàng)目中蚁吝，就無(wú)法保證單線程操作了诬滩。
那如何在多進(jìn)程中實(shí)現(xiàn)單線程扣減庫(kù)存呢？我們可以利用數(shù)據(jù)庫(kù)的唯一索引灭将。具體操作步驟：
? 1. 新建立一張表：t_lock_order疼鸟，同時(shí)將商品ID作為唯一索引;
? 2.?進(jìn)行扣減庫(kù)存之前在表中插入商品ID，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)更新庙曙；
? 3. 更新結(jié)束后刪除剛才插入數(shù)據(jù)庫(kù)中的記錄空镜。
A線程進(jìn)程扣減庫(kù)存時(shí)候，插入了該商品的ID捌朴，當(dāng)B線程扣減該商品的庫(kù)存的時(shí)候吴攒，同樣也會(huì)在數(shù)據(jù)庫(kù)中插入該商品ID，A線程沒(méi)有執(zhí)行完B線程插入同一個(gè)商品ID就會(huì)報(bào)主鍵重復(fù)的錯(cuò)誤砂蔽，這樣就扣減庫(kù)存失敗洼怔。
這種方案，功能上是可以實(shí)現(xiàn)左驾；但是過(guò)分依賴數(shù)據(jù)庫(kù)镣隶，無(wú)法滿足其性能要求，而且存在很多獲取鎖失敗的情況诡右，用戶體驗(yàn)差安岂。
2. 分布式鎖
Redis?或者?ZooKeeper?來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)分布式鎖，以商品維度來(lái)加鎖帆吻，在獲取到鎖的線程中域那，按順序去執(zhí)行商品庫(kù)存的查詢和扣減，這樣就同時(shí)實(shí)現(xiàn)了順序性和原子性猜煮。其實(shí)這個(gè)思路是可以的次员，只是不管通過(guò)哪種方式實(shí)現(xiàn)的分布式鎖，都是有弊端的王带。
以?Redis?的實(shí)現(xiàn)來(lái)說(shuō)淑蔚，通過(guò)超時(shí)時(shí)間來(lái)控制鎖的失效時(shí)間，不太靠譜辫秧，比如在有些場(chǎng)景中束倍，一個(gè)線程 A 獲取到了鎖之后，由于業(yè)務(wù)代碼執(zhí)行時(shí)間可能比較長(zhǎng)，導(dǎo)致超過(guò)了鎖的超時(shí)時(shí)間绪妹，自動(dòng)失效甥桂，后續(xù)線程 B 又意外的持有了鎖，當(dāng)線程 A 再次恢復(fù)后邮旷，通過(guò) del 命令釋放鎖黄选，就錯(cuò)誤的將線程 B 中同樣 key 的鎖誤刪除了。
所以婶肩，如果鎖的超時(shí)時(shí)間設(shè)置過(guò)長(zhǎng)办陷，會(huì)影響性能，如果設(shè)置的超時(shí)時(shí)間過(guò)短律歼，有可能業(yè)務(wù)阻塞沒(méi)有處理完成民镜，能否合理設(shè)置超時(shí)時(shí)間，是基于緩存實(shí)現(xiàn)分布式鎖很難解決的一個(gè)問(wèn)題险毁。
那么如何合理設(shè)置超時(shí)時(shí)間呢制圈？?你可以基于續(xù)約的方式設(shè)置超時(shí)時(shí)間：先給鎖設(shè)置一個(gè)超時(shí)時(shí)間，然后啟動(dòng)一個(gè)守護(hù)線程畔况，讓守護(hù)線程在一段時(shí)間后鲸鹦，重新設(shè)置這個(gè)鎖的超時(shí)時(shí)間。實(shí)現(xiàn)方式就是：寫一個(gè)守護(hù)線程跷跪，然后去判斷鎖的情況馋嗜，當(dāng)鎖快失效的時(shí)候，再次進(jìn)行續(xù)約加鎖吵瞻，當(dāng)主線程執(zhí)行完成后葛菇，銷毀續(xù)約鎖即可。不過(guò)這種方式實(shí)現(xiàn)起來(lái)相對(duì)復(fù)雜听皿，我建議你結(jié)合業(yè)務(wù)場(chǎng)景熟呛，所以針對(duì)超時(shí)時(shí)間的設(shè)置宽档，要站在實(shí)際的業(yè)務(wù)場(chǎng)景中進(jìn)行衡量尉姨。
3. Redis + lua 腳本
Redis?單線程支持順序操作，而且性能優(yōu)異吗冤，但是不支持事務(wù)回滾又厉。但是通過(guò)?Redis + lua?腳本可以實(shí)現(xiàn)?Redis?操作的原子性。這種方案同時(shí)滿足順序性和原子性的要求了椎瘟。能幫我們實(shí)現(xiàn)?Redis?執(zhí)行?Lua?腳本的命令可以采用EVALSHA覆致，接下來(lái)用代碼實(shí)現(xiàn)它。
1） 核心思路
首先我們根據(jù)庫(kù)存扣減核心操作肺蔚，完成核心?Lua?腳本的編寫煌妈。其主要實(shí)現(xiàn)的功能就是查詢庫(kù)存并判斷庫(kù)存是否充足，如果充足，則做相應(yīng)的扣減操作璧诵，腳本內(nèi)容如下：
2） 業(yè)務(wù)邏輯
然后我們將?Lua?腳本轉(zhuǎn)成字符串汰蜘，并添加腳本預(yù)加載機(jī)制。
預(yù)加載可以有多種實(shí)現(xiàn)方式
1. 一個(gè)是外部預(yù)加載好之宿，生成了?sha1?然后配置到配置中心族操，這樣?Java?代碼從配置中心拉取最新?sha1?即可；
2. 另一種方式是在服務(wù)啟動(dòng)時(shí)比被，來(lái)完成腳本的預(yù)加載色难，并生成單機(jī)全局變量?sha1。
我們這里先采取第二種方式等缀，代碼結(jié)構(gòu)如下圖所示：
以上是將?Lua?腳本轉(zhuǎn)成字符串形式枷莉，并通過(guò)?@PostConstruct?完成腳本的預(yù)加載。然后新增?EVALSHA?方法尺迂，如下圖所示：
方法入?yún)榛顒?dòng)商品庫(kù)存?key?以及單次搶購(gòu)數(shù)量依沮，并在內(nèi)部調(diào)用?Lua?腳本執(zhí)行庫(kù)存扣減操作∏箍瘢看起來(lái)是不是很簡(jiǎn)單危喉？在寫完底層核心方法之后，我們只需要在下單之前州疾，調(diào)用該方法即可辜限，具體如下圖所示：
三、總結(jié)
最后严蓖，我們從技術(shù)的角度分析了庫(kù)存超賣發(fā)生的兩個(gè)原因：
? ?1. 一個(gè)是庫(kù)存扣減涉及到的兩個(gè)核心操作薄嫡，查詢和扣減不是原子操作；
? ?2. 另一個(gè)是高并發(fā)引起的請(qǐng)求無(wú)序颗胡。
在秒殺場(chǎng)景下毫深，因?yàn)椴樵兙彺嬉炔樵償?shù)據(jù)庫(kù)快，一般將庫(kù)存數(shù)放在緩存中毒姨，直接在緩存中扣減庫(kù)存哑蔫。在上面的三個(gè)方案中，小編建議是采用redis+lua的方案弧呐，即利用Redis的單線程原理闸迷，以及提供的原生?EVALSHA?和?SCRIPT LOAD命令來(lái)實(shí)現(xiàn)庫(kù)存扣減的原子性和順序性，并且經(jīng)過(guò)實(shí)測(cè)也確實(shí)能達(dá)到我們的預(yù)期俘枫，且性能良好腥沽，從而有效地解決了秒殺系統(tǒng)所面臨的庫(kù)存超賣挑戰(zhàn)。
最后鸠蚪，如果我的文章對(duì)你有所幫助或者有所啟發(fā)今阳，歡迎關(guān)注公眾號(hào)（微信搜索公眾號(hào)：首席架構(gòu)師專欄）师溅，里面有許多技術(shù)干貨，也有我對(duì)技術(shù)的思考和感悟盾舌，還有作為架構(gòu)師的驗(yàn)驗(yàn)分享险胰；關(guān)注后回復(fù) 【面試題】，有我準(zhǔn)備的面試題矿筝、架構(gòu)師大型項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)視頻等福利 起便， 小編會(huì)帶著你一起學(xué)習(xí)、成長(zhǎng)窖维，讓我們一起加油Ｓ茏邸！铸史！
