Springboot整合Redis實(shí)現(xiàn)超賣問(wèn)題還原和流程分析(分布式鎖)
超賣簡(jiǎn)單代碼
寫一段簡(jiǎn)單正常的超賣邏輯代碼,多個(gè)用戶同時(shí)操作同一段數(shù)據(jù),探究出現(xiàn)的問(wèn)題。
Redis中存儲(chǔ)一項(xiàng)數(shù)據(jù)信息,請(qǐng)求對(duì)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(chǔ)Redis中;
運(yùn)行代碼測(cè)試問(wèn)題。
/**
* Redis數(shù)據(jù)庫(kù)操作,超賣問(wèn)題模擬
* @author
*
*/
@RestController
public class RedisController {
// 引入String類型redis操作模板
@Autowired
private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;
// 測(cè)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(kù)中的商品數(shù)量
Integer stock = Integer.parseInt(stringRedisTemplate.opsForValue().get("stock"));
// 減庫(kù)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(kù)存不足.....");
}
return "end";
}
}
超賣問(wèn)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(cè)。


測(cè)試結(jié)果:

每個(gè)請(qǐng)求相當(dāng)于一個(gè)線程,當(dāng)幾個(gè)線程同時(shí)拿到數(shù)據(jù)時(shí),線程A拿到庫(kù)存為84,這個(gè)時(shí)候線程B也進(jìn)入程序,并且搶占了CPU,訪問(wèn)庫(kù)存為84,最后兩個(gè)線程都對(duì)庫(kù)存減一,導(dǎo)致最后修改為83,實(shí)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(cè)試?
設(shè)置synchronized
依舊還是先測(cè)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(kù)中的商品數(shù)量
Integer stock = Integer.parseInt(stringRedisTemplate.opsForValue().get("stock"));
// 減庫(kù)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(kù)存不足.....");
}
}
return "end";
}
數(shù)量100

重新壓測(cè),得到的日志信息如下所示:

在單機(jī)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(duì)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(gè)請(qǐng)求,被注冊(cè)中心負(fù)載均衡,每個(gè)微服務(wù)中的該處理接口,都添加有synchronized,

依然會(huì)出現(xiàn)類似的超賣問(wèn)題:
synchronized只是針對(duì)單一服務(wù)器的JVM進(jìn)行加鎖,但是分布式是很多個(gè)不同的服務(wù)器,導(dǎo)致兩個(gè)線程或多個(gè)在不同服務(wù)器上共同對(duì)商品數(shù)量信息做了操作!
Redis實(shí)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(gè)key,保存至redis
String key = "lock";
// setnx
// 由于redis是一個(gè)單線程,執(zhí)行命令采取“隊(duì)列”形式排隊(duì)!
// 優(yōu)先進(jìn)入隊(duì)列的命令先執(zhí)行,由于是setnx,第一個(gè)執(zhí)行后,其他操作執(zhí)行失敗。
boolean result = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(key, "this is lock");
// 當(dāng)不存在key時(shí),可以設(shè)置成功,回執(zhí)true;如果存在key,則無(wú)法設(shè)置,返回false
if (!result) {
// 前端監(jiān)測(cè),redis中存在,則不能讓這個(gè)搶購(gòu)操作執(zhí)行,予以提示!
return "err";
}
// 獲取Redis數(shù)據(jù)庫(kù)中的商品數(shù)量
Integer stock = Integer.parseInt(stringRedisTemplate.opsForValue().get("stock"));
// 減庫(kù)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(kù)存不足.....");
}
// 程序執(zhí)行完成,則刪除這個(gè)key
stringRedisTemplate.delete(key);
return "end";
}
1、請(qǐng)求進(jìn)入接口中,如果redis中不存在key,則會(huì)新建一個(gè)setnx;如果存在,則不會(huì)新建,同時(shí)返回錯(cuò)誤編碼,不會(huì)繼續(xù)執(zhí)行搶購(gòu)邏輯。
2、當(dāng)創(chuàng)建成功后,執(zhí)行搶購(gòu)邏輯。
3、搶購(gòu)邏輯執(zhí)行完成后,刪除數(shù)據(jù)庫(kù)中對(duì)應(yīng)的setnx的key。讓其他請(qǐng)求能夠設(shè)置并操作。
這種邏輯來(lái)說(shuō)比之前單一使用syn合理的多,但是如果執(zhí)行搶購(gòu)操作中出現(xiàn)了異常,導(dǎo)致這個(gè)key無(wú)法被刪除。以至于其他處理請(qǐng)求,一直無(wú)法拿到key,程序邏輯死鎖!
可以采取try … finally進(jìn)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(gè)key,保存至redis
String key = "lock";
// setnx
// 由于redis是一個(gè)單線程,執(zhí)行命令采取隊(duì)列形式排隊(duì)!優(yōu)先進(jìn)入隊(duì)列的命令先執(zhí)行,由于是setnx,第一個(gè)執(zhí)行后,其他操作執(zhí)行失敗
boolean result = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(key, "this is lock");
// 當(dāng)不存在key時(shí),可以設(shè)置成功,回執(zhí)true;如果存在key,則無(wú)法設(shè)置,返回false
if (!result) {
// 前端監(jiān)測(cè),redis中存在,則不能讓這個(gè)搶購(gòu)操作執(zhí)行,予以提示!
return "err";
}
try {
// 獲取Redis數(shù)據(jù)庫(kù)中的商品數(shù)量
Integer stock = Integer.parseInt(stringRedisTemplate.opsForValue().get("stock"));
// 減庫(kù)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(kù)存不足.....");
}
} finally {
// 程序執(zhí)行完成,則刪除這個(gè)key
// 放置于finally中,保證即使上述邏輯出問(wèn)題,也能del掉
stringRedisTemplate.delete(key);
}
return "end";
}
這個(gè)邏輯相比上面其他的邏輯來(lái)說(shuō),顯得更加的嚴(yán)謹(jǐn)。
但是,如果一套服務(wù)器,因?yàn)閿嚯姟⑾到y(tǒng)崩潰等原因出現(xiàn)宕機(jī),導(dǎo)致本該執(zhí)行finally中的語(yǔ)句未成功執(zhí)行完成!!同樣出現(xiàn)key一直存在,導(dǎo)致死鎖!
通過(guò)超時(shí)間解決上述問(wèn)題
在設(shè)置成功setnx后,以及搶購(gòu)代碼邏輯執(zhí)行前,增加key的限時(shí)。
/**
* 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(wèn)題;<br>
* 但如果某個(gè)代碼段執(zhí)行異常,導(dǎo)致key無(wú)法清理,出現(xiàn)死鎖,添加try...finally;<br>
* 如果某個(gè)服務(wù)因某些問(wèn)題導(dǎo)致釋放key不能執(zhí)行,導(dǎo)致死鎖,此時(shí)解決思路為:增加key的有效時(shí)間;<br>
* 為了保證設(shè)置key的值和設(shè)置key的有效時(shí)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(gè)key,保存至redis
String key = "lock";
// setnx
// 由于redis是一個(gè)單線程,執(zhí)行命令采取隊(duì)列形式排隊(duì)!優(yōu)先進(jìn)入隊(duì)列的命令先執(zhí)行,由于是setnx,第一個(gè)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(shí)間都可以同時(shí)執(zhí)行
boolean result = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(key, "this is lock", 10, TimeUnit.SECONDS);
// 當(dāng)不存在key時(shí),可以設(shè)置成功,回執(zhí)true;如果存在key,則無(wú)法設(shè)置,返回false
if (!result) {
// 前端監(jiān)測(cè),redis中存在,則不能讓這個(gè)搶購(gòu)操作執(zhí)行,予以提示!
return "err";
}
// 設(shè)置key有效時(shí)間
//stringRedisTemplate.expire(key, 10, TimeUnit.SECONDS);
try {
// 獲取Redis數(shù)據(jù)庫(kù)中的商品數(shù)量
Integer stock = Integer.parseInt(stringRedisTemplate.opsForValue().get("stock"));
// 減庫(kù)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(kù)存不足.....");
}
} finally {
// 程序執(zhí)行完成,則刪除這個(gè)key
// 放置于finally中,保證即使上述邏輯出問(wèn)題,也能del掉
stringRedisTemplate.delete(key);
}
return "end";
}
但是上述代碼的邏輯中依舊會(huì)有問(wèn)題:
如果處理邏輯中,出現(xiàn)
超時(shí)問(wèn)題。
當(dāng)邏輯執(zhí)行時(shí),時(shí)間超過(guò)設(shè)定key有效時(shí)間,此時(shí)會(huì)出現(xiàn)什么問(wèn)題?

從上圖可以清楚的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題:
如果一個(gè)請(qǐng)求執(zhí)行時(shí)間超過(guò)了key的有效時(shí)間。
新的請(qǐng)求執(zhí)行過(guò)來(lái)時(shí),必然可以拿到key并設(shè)置時(shí)間;
此時(shí)的redis中保存的key并不是請(qǐng)求1的key,而是別的請(qǐng)求設(shè)置的。
當(dāng)請(qǐng)求1執(zhí)行完成后,此處刪除key,刪除的是別的請(qǐng)求設(shè)置的key!
依然出現(xiàn)了key形同虛設(shè)的問(wèn)題!如果失效一直存在,超賣問(wèn)題依舊不會(huì)解決。
通過(guò)key設(shè)置值匹配的方式解決形同虛設(shè)問(wèn)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(dāng)finally中需要執(zhí)行刪除操作時(shí),獲取數(shù)據(jù)判斷值是否是該請(qǐng)求中對(duì)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(wèn)題。
*
* @return
*/
@RequestMapping("/deductStock5")
public String deductStock5() {
// 創(chuàng)建一個(gè)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(shí)間都可以同時(shí)執(zhí)行
boolean result = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(key, lock_value, 10, TimeUnit.SECONDS);
// 當(dāng)不存在key時(shí),可以設(shè)置成功,回執(zhí)true;如果存在key,則無(wú)法設(shè)置,返回false
if (!result) {
// 前端監(jiān)測(cè),redis中存在,則不能讓這個(gè)搶購(gòu)操作執(zhí)行,予以提示!
return "err";
}
try {
// 獲取Redis數(shù)據(jù)庫(kù)中的商品數(shù)量
Integer stock = Integer.parseInt(stringRedisTemplate.opsForValue().get("stock"));
// 減庫(kù)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(kù)存不足.....");
}
} finally {
// 程序執(zhí)行完成,則刪除這個(gè)key
// 放置于finally中,保證即使上述邏輯出問(wèn)題,也能del掉
// 判斷redis中該數(shù)據(jù)是否是這個(gè)接口處理時(shí)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(kù)存邏輯才能釋放鎖,所以在此期間所有其他的線程都會(huì)由于沒(méi)獲得鎖,而直接結(jié)束程序,導(dǎo)致有很多庫(kù)存根本沒(méi)有賣出去,所以這里應(yīng)該可以優(yōu)化,讓沒(méi)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(gè)實(shí)體類中,然后加入兩個(gè)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(shí)時(shí)間(獲取鎖的等待重試時(shí)間)
private final int timeOut = 20; // 獲取鎖之后的超時(shí)時(shí)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(biāo)識(shí)
*/
public boolean getRedisLock(String lockName,String lockValue) {
// 1.計(jì)算獲取鎖的時(shí)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(guò)期時(shí)間 讓設(shè)置key和設(shè)置key的有效時(shí)間都可以同時(shí)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(gè)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(kù)中的商品數(shù)量
Integer stock = Integer.parseInt(stringRedisTemplate.opsForValue().get("stock"));
// 減庫(kù)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(kù)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(huì)直接結(jié)束,而是會(huì)嘗試重試,一直到重試結(jié)束時(shí)間,才會(huì)結(jié)束

實(shí)際上這個(gè)最終版依然存在3個(gè)問(wèn)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(shí)jvm在執(zhí)行GC操作(為了保證GC操作獲取GC roots根完全,會(huì)暫停java程序),導(dǎo)致程序暫停。GC操作執(zhí)行完成后(暫?;謴?fù)后),執(zhí)行del操作,但是此時(shí)的key還在當(dāng)前加鎖的key么?
2、問(wèn)題如圖所示

到此這篇關(guān)于Springboot整合Redis實(shí)現(xiàn)超賣問(wèn)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(qǐng)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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