Springboot整合Redis實現(xiàn)超賣問題還原和流程分析(分布式鎖)
超賣簡單代碼
寫一段簡單正常的超賣邏輯代碼，多個用戶同時操作同一段數(shù)據(jù)，探究出現(xiàn)的問題。
Redis中存儲一項數(shù)據(jù)信息，請求對應(yīng)接口，獲取商品數(shù)量信息；
商品數(shù)量信息如果大于0，則扣減1，重新存儲Redis中；
運行代碼測試問題。
/**
* Redis數(shù)據(jù)庫操作，超賣問題模擬
* @author
*
*/
@RestController
public class RedisController {
// 引入String類型redis操作模板
@Autowired
private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;
// 測試數(shù)據(jù)設(shè)置接口
@RequestMapping("/setStock")
public String setStock() {
stringRedisTemplate.opsForValue().set("stock", "100");
return "ok";
}
// 模擬商品超賣代碼
@RequestMapping("/deductStock")
public String deductStock() {
// 獲取Redis數(shù)據(jù)庫中的商品數(shù)量
Integer stock = Integer.parseInt(stringRedisTemplate.opsForValue().get("stock"));
// 減庫存
if(stock > 0) {
int realStock = stock -1;
stringRedisTemplate.opsForValue().set("stock", String.valueOf(realStock));
System.out.println("商品扣減成功，剩余商品："+realStock);
}else {
System.out.println("庫存不足.....");
}
return "end";
}
}
超賣問題
單服務(wù)器單應(yīng)用情況下
在單應(yīng)用模式下，使用jmeter壓測。
測試結(jié)果：
每個請求相當于一個線程，當幾個線程同時拿到數(shù)據(jù)時，線程A拿到庫存為84，這個時候線程B也進入程序，并且搶占了CPU，訪問庫存為84，最后兩個線程都對庫存減一，導致最后修改為83，實際上多賣出去了一件
既然線程和線程之間，數(shù)據(jù)處理不一致，能否使用synchronized加鎖測試？
設(shè)置synchronized
依舊還是先測試單服務(wù)器
// 模擬商品超賣代碼,
// 設(shè)置synchronized同步鎖
@RequestMapping("/deductStock1")
public String deductStock1() {
synchronized (this) {
// 獲取Redis數(shù)據(jù)庫中的商品數(shù)量
Integer stock = Integer.parseInt(stringRedisTemplate.opsForValue().get("stock"));
// 減庫存
if(stock > 0) {
int realStock = stock -1;
stringRedisTemplate.opsForValue().set("stock", String.valueOf(realStock));
System.out.println("商品扣減成功，剩余商品："+realStock);
}else {
System.out.println("庫存不足.....");
}
}
return "end";
}
數(shù)量100
重新壓測，得到的日志信息如下所示：
在單機模式下，添加synchronized關(guān)鍵字，的確能夠避免商品的超賣現(xiàn)象！
但是在分布式微服務(wù)中，針對該服務(wù)設(shè)置了集群，synchronized依舊還能保證數(shù)據(jù)的正確性嗎？
假設(shè)多個請求，被注冊中心負載均衡，每個微服務(wù)中的該處理接口，都添加有synchronized，
依然會出現(xiàn)類似的超賣問題：
synchronized只是針對單一服務(wù)器的JVM進行加鎖，但是分布式是很多個不同的服務(wù)器，導致兩個線程或多個在不同服務(wù)器上共同對商品數(shù)量信息做了操作！
Redis實現(xiàn)分布式鎖
在Redis中存在一條命令setnx (set if not exists)
setnx key value
如果不存在key，則可以設(shè)置成功；否則設(shè)置失敗。
修改處理接口，增加key
// 模擬商品超賣代碼
@RequestMapping("/deductStock2")
public String deductStock2() {
// 創(chuàng)建一個key，保存至redis
String key = "lock";
// setnx
// 由于redis是一個單線程，執(zhí)行命令采取“隊列”形式排隊！
// 優(yōu)先進入隊列的命令先執(zhí)行，由于是setnx，第一個執(zhí)行后，其他操作執(zhí)行失敗。
boolean result = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(key, "this is lock");
// 當不存在key時，可以設(shè)置成功，回執(zhí)true；如果存在key，則無法設(shè)置，返回false
if (!result) {
// 前端監(jiān)測，redis中存在，則不能讓這個搶購操作執(zhí)行，予以提示！
return "err";
}
// 獲取Redis數(shù)據(jù)庫中的商品數(shù)量
Integer stock = Integer.parseInt(stringRedisTemplate.opsForValue().get("stock"));
// 減庫存
if(stock > 0) {
int realStock = stock -1;
stringRedisTemplate.opsForValue().set("stock", String.valueOf(realStock));
System.out.println("商品扣減成功，剩余商品："+realStock);
}else {
System.out.println("庫存不足.....");
}
// 程序執(zhí)行完成，則刪除這個key
stringRedisTemplate.delete(key);
return "end";
}
1、請求進入接口中，如果redis中不存在key，則會新建一個setnx；如果存在，則不會新建，同時返回錯誤編碼，不會繼續(xù)執(zhí)行搶購邏輯。
2、當創(chuàng)建成功后，執(zhí)行搶購邏輯。
3、搶購邏輯執(zhí)行完成后，刪除數(shù)據(jù)庫中對應(yīng)的setnx的key。讓其他請求能夠設(shè)置并操作。
這種邏輯來說比之前單一使用syn合理的多，但是如果執(zhí)行搶購操作中出現(xiàn)了異常，導致這個key無法被刪除。以至于其他處理請求，一直無法拿到key，程序邏輯死鎖！
可以采取try … finally進行操作
/**
* 模擬商品超賣代碼 設(shè)置
*
* @return
*/
@RequestMapping("/deductStock3")
public String deductStock3() {
// 創(chuàng)建一個key，保存至redis
String key = "lock";
// setnx
// 由于redis是一個單線程，執(zhí)行命令采取隊列形式排隊！優(yōu)先進入隊列的命令先執(zhí)行，由于是setnx，第一個執(zhí)行后，其他操作執(zhí)行失敗
boolean result = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(key, "this is lock");
// 當不存在key時，可以設(shè)置成功，回執(zhí)true；如果存在key，則無法設(shè)置，返回false
if (!result) {
// 前端監(jiān)測，redis中存在，則不能讓這個搶購操作執(zhí)行，予以提示！
return "err";
}
try {
// 獲取Redis數(shù)據(jù)庫中的商品數(shù)量
Integer stock = Integer.parseInt(stringRedisTemplate.opsForValue().get("stock"));
// 減庫存
if (stock > 0) {
int realStock = stock - 1;
stringRedisTemplate.opsForValue().set("stock", String.valueOf(realStock));
System.out.println("商品扣減成功，剩余商品：" + realStock);
} else {
System.out.println("庫存不足.....");
}
} finally {
// 程序執(zhí)行完成，則刪除這個key
// 放置于finally中，保證即使上述邏輯出問題，也能del掉
stringRedisTemplate.delete(key);
}
return "end";
}
這個邏輯相比上面其他的邏輯來說，顯得更加的嚴謹。
但是，如果一套服務(wù)器，因為斷電、系統(tǒng)崩潰等原因出現(xiàn)宕機，導致本該執(zhí)行finally中的語句未成功執(zhí)行完成?。⊥瑯映霈F(xiàn)key一直存在，導致死鎖！
通過超時間解決上述問題
在設(shè)置成功setnx后，以及搶購代碼邏輯執(zhí)行前，增加key的限時。
/**
* 模擬商品超賣代碼 設(shè)置setnx保證分布式環(huán)境下，數(shù)據(jù)處理安全行問題；<br>
* 但如果某個代碼段執(zhí)行異常，導致key無法清理，出現(xiàn)死鎖，添加try...finally;<br>
* 如果某個服務(wù)因某些問題導致釋放key不能執(zhí)行，導致死鎖，此時解決思路為：增加key的有效時間;<br>
* 為了保證設(shè)置key的值和設(shè)置key的有效時間，兩條命令構(gòu)成同一條原子命令，將下列邏輯換成其他代碼。
*
* @return
*/
@RequestMapping("/deductStock4")
public String deductStock4() {
// 創(chuàng)建一個key，保存至redis
String key = "lock";
// setnx
// 由于redis是一個單線程，執(zhí)行命令采取隊列形式排隊！優(yōu)先進入隊列的命令先執(zhí)行，由于是setnx，第一個執(zhí)行后，其他操作執(zhí)行失敗
//boolean result = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(key, "this is lock");
//讓設(shè)置key和設(shè)置key的有效時間都可以同時執(zhí)行
boolean result = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(key, "this is lock", 10, TimeUnit.SECONDS);
// 當不存在key時，可以設(shè)置成功，回執(zhí)true；如果存在key，則無法設(shè)置，返回false
if (!result) {
// 前端監(jiān)測，redis中存在，則不能讓這個搶購操作執(zhí)行，予以提示！
return "err";
}
// 設(shè)置key有效時間
//stringRedisTemplate.expire(key, 10, TimeUnit.SECONDS);
try {
// 獲取Redis數(shù)據(jù)庫中的商品數(shù)量
Integer stock = Integer.parseInt(stringRedisTemplate.opsForValue().get("stock"));
// 減庫存
if (stock > 0) {
int realStock = stock - 1;
stringRedisTemplate.opsForValue().set("stock", String.valueOf(realStock));
System.out.println("商品扣減成功，剩余商品：" + realStock);
} else {
System.out.println("庫存不足.....");
}
} finally {
// 程序執(zhí)行完成，則刪除這個key
// 放置于finally中，保證即使上述邏輯出問題，也能del掉
stringRedisTemplate.delete(key);
}
return "end";
}
但是上述代碼的邏輯中依舊會有問題：
如果處理邏輯中，出現(xiàn)
超時問題。
當邏輯執(zhí)行時，時間超過設(shè)定key有效時間，此時會出現(xiàn)什么問題？
從上圖可以清楚的發(fā)現(xiàn)問題：
如果一個請求執(zhí)行時間超過了key的有效時間。
新的請求執(zhí)行過來時，必然可以拿到key并設(shè)置時間；
此時的redis中保存的key并不是請求1的key，而是別的請求設(shè)置的。
當請求1執(zhí)行完成后，此處刪除key，刪除的是別的請求設(shè)置的key！
依然出現(xiàn)了key形同虛設(shè)的問題！如果失效一直存在，超賣問題依舊不會解決。
通過key設(shè)置值匹配的方式解決形同虛設(shè)問題
既然出現(xiàn)key形同虛設(shè)的現(xiàn)象，是否可以增加條件，當finally中需要執(zhí)行刪除操作時，獲取數(shù)據(jù)判斷值是否是該請求中對應(yīng)的，如果是則刪除，不是則不管！
修改上述代碼如下所示：
/**
* 模擬商品超賣代碼 <br>
* 解決`deductStock6`中，key形同虛設(shè)的問題。
*
* @return
*/
@RequestMapping("/deductStock5")
public String deductStock5() {
// 創(chuàng)建一個key，保存至redis
String key = "lock";
String lock_value = UUID.randomUUID().toString();
// setnx
//讓設(shè)置key和設(shè)置key的有效時間都可以同時執(zhí)行
boolean result = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(key, lock_value, 10, TimeUnit.SECONDS);
// 當不存在key時，可以設(shè)置成功，回執(zhí)true；如果存在key，則無法設(shè)置，返回false
if (!result) {
// 前端監(jiān)測，redis中存在，則不能讓這個搶購操作執(zhí)行，予以提示！
return "err";
}
try {
// 獲取Redis數(shù)據(jù)庫中的商品數(shù)量
Integer stock = Integer.parseInt(stringRedisTemplate.opsForValue().get("stock"));
// 減庫存
if (stock > 0) {
int realStock = stock - 1;
stringRedisTemplate.opsForValue().set("stock", String.valueOf(realStock));
System.out.println("商品扣減成功，剩余商品：" + realStock);
} else {
System.out.println("庫存不足.....");
}
} finally {
// 程序執(zhí)行完成，則刪除這個key
// 放置于finally中，保證即使上述邏輯出問題，也能del掉
// 判斷redis中該數(shù)據(jù)是否是這個接口處理時的設(shè)置的，如果是則刪除
if(lock_value.equalsIgnoreCase(stringRedisTemplate.opsForValue().get(key))) {
stringRedisTemplate.delete(key);
}
}
return "end";
}
由于獲得鎖的線程必須執(zhí)行完減庫存邏輯才能釋放鎖，所以在此期間所有其他的線程都會由于沒獲得鎖，而直接結(jié)束程序，導致有很多庫存根本沒有賣出去，所以這里應(yīng)該可以優(yōu)化，讓沒獲得鎖的線程等待，或者循環(huán)檢查鎖
最終版
我們將鎖封裝到一個實體類中，然后加入兩個方法，加鎖和解鎖
@Component
public class RedisLock {
private final Logger log = LoggerFactory.getLogger(this.getClass());
private final long acquireTimeout = 10*1000; // 獲取鎖之前的超時時間(獲取鎖的等待重試時間)
private final int timeOut = 20; // 獲取鎖之后的超時時間(防止死鎖)
@Autowired
private StringRedisTemplate stringRedisTemplate; // 引入String類型redis操作模板
/**
* 獲取分布式鎖
* @return 鎖標識
*/
public boolean getRedisLock(String lockName,String lockValue) {
// 1.計算獲取鎖的時間
Long endTime = System.currentTimeMillis() + acquireTimeout;
// 2.嘗試獲取鎖
while (System.currentTimeMillis() < endTime) {
//3. 獲取鎖成功就設(shè)置過期時間 讓設(shè)置key和設(shè)置key的有效時間都可以同時執(zhí)行
boolean result = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(lockName, lockValue, timeOut, TimeUnit.SECONDS);
if (result) {
return true;
}
}
return false;
}
/**
* 釋放分布式鎖
* @param lockName 鎖名稱
* @param lockValue 鎖值
*/
public void unRedisLock(String lockName,String lockValue) {
if(lockValue.equalsIgnoreCase(stringRedisTemplate.opsForValue().get(lockName))) {
stringRedisTemplate.delete(lockName);
}
}
}
@RestController
public class RedisController {
// 引入String類型redis操作模板
@Autowired
private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;
@Autowired
private RedisLock redisLock;
@RequestMapping("/setStock")
public String setStock() {
stringRedisTemplate.opsForValue().set("stock", "100");
return "ok";
}
@RequestMapping("/deductStock")
public String deductStock() {
// 創(chuàng)建一個key，保存至redis
String key = "lock";
String lock_value = UUID.randomUUID().toString();
try {
boolean redisLock = this.redisLock.getRedisLock(key, lock_value);//獲取鎖
if (redisLock)
{
// 獲取Redis數(shù)據(jù)庫中的商品數(shù)量
Integer stock = Integer.parseInt(stringRedisTemplate.opsForValue().get("stock"));
// 減庫存
if (stock > 0) {
int realStock = stock - 1;
stringRedisTemplate.opsForValue().set("stock", String.valueOf(realStock));
System.out.println("商品扣減成功，剩余商品：" + realStock);
} else {
System.out.println("庫存不足.....");
}
}
} finally {
redisLock.unRedisLock(key,lock_value); //釋放鎖
}
return "end";
}
}
可以看到失敗的線程不會直接結(jié)束，而是會嘗試重試，一直到重試結(jié)束時間，才會結(jié)束
實際上這個最終版依然存在3個問題
1、在finally流程中，由于是先判斷在處理。如果判斷條件結(jié)束后，獲取到的結(jié)果為true。但是在執(zhí)行del操作前，此時jvm在執(zhí)行GC操作(為了保證GC操作獲取GC roots根完全，會暫停java程序)，導致程序暫停。GC操作執(zhí)行完成后(暫?；謴秃?，執(zhí)行del操作，但是此時的key還在當前加鎖的key么？
2、問題如圖所示
到此這篇關(guān)于Springboot整合Redis實現(xiàn)超賣問題還原和分析的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Springboot整合Redis內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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