没错,使用js文件控制。

为了性能考虑,一般会将css、js和图片等静态资源文件提前缓存到CDN上,让用户能够就近访问秒杀页面。

看到这里,有些聪明的小伙伴,可能会问:CDN上的js文件是如何更新的?

秒杀开始之前,js标志为false,还有另外一个随机参数。

redission并发锁如何启用自动续费_redis

当秒杀开始的时候系统会生成一个新的js文件,此时标志为true,并且随机参数生成一个新值,然后同步给CDN。由于有了这个随机参数,CDN不会缓存数据,每次都能从CDN中获取最新的js代码。

redission并发锁如何启用自动续费_学习_02

此外,前端还可以加一个定时器,控制比如:10秒之内,只允许发起一次请求。如果用户点击了一次秒杀按钮,则在10秒之内置灰,不允许再次点击,等到过了时间限制,又允许重新点击该按钮。

4 读多写少

在秒杀的过程中,系统一般会先查一下库存是否足够,如果足够才允许下单,写数据库。如果不够,则直接返回该商品已经抢完。

由于大量用户抢少量商品,只有极少部分用户能够抢成功,所以绝大部分用户在秒杀时,库存其实是不足的,系统会直接返回该商品已经抢完。

这是非常典型的:读多写少 的场景。

redission并发锁如何启用自动续费_缓存_03

如果有数十万的请求过来,同时通过数据库查缓存是否足够,此时数据库可能会挂掉。因为数据库的连接资源非常有限,比如:mysql,无法同时支持这么多的连接。

而应该改用缓存,比如:redis。

即便用了redis,也需要部署多个节点。

redission并发锁如何启用自动续费_缓存_04

5 缓存问题

通常情况下,我们需要在redis中保存商品信息,里面包含:商品id、商品名称、规格属性、库存等信息,同时数据库中也要有相关信息,毕竟缓存并不完全可靠。

用户在点击秒杀按钮,请求秒杀接口的过程中,需要传入的商品id参数,然后服务端需要校验该商品是否合法。

大致流程如下图所示:

redission并发锁如何启用自动续费_学习_05

根据商品id,先从缓存中查询商品,如果商品存在,则参与秒杀。如果不存在,则需要从数据库中查询商品,如果存在,则将商品信息放入缓存,然后参与秒杀。如果商品不存在,则直接提示失败。

这个过程表面上看起来是OK的,但是如果深入分析一下会发现一些问题。

5.1 缓存击穿

比如商品A第一次秒杀时,缓存中是没有数据的,但数据库中有。虽说上面有如果从数据库中查到数据,则放入缓存的逻辑。

然而,在高并发下,同一时刻会有大量的请求,都在秒杀同一件商品,这些请求同时去查缓存中没有数据,然后又同时访问数据库。结果悲剧了,数据库可能扛不住压力,直接挂掉。

如何解决这个问题呢?

这就需要加锁,最好使用分布式锁。

redission并发锁如何启用自动续费_缓存_06

当然,针对这种情况,最好在项目启动之前,先把缓存进行预热。即事先把所有的商品,同步到缓存中,这样商品基本都能直接从缓存中获取到,就不会出现缓存击穿的问题了。

是不是上面加锁这一步可以不需要了?

表面上看起来,确实可以不需要。但如果缓存中设置的过期时间不对,缓存提前过期了,或者缓存被不小心删除了,如果不加速同样可能出现缓存击穿。

其实这里加锁,相当于买了一份保险。

5.2 缓存穿透

如果有大量的请求传入的商品id,在缓存中和数据库中都不存在,这些请求不就每次都会穿透过缓存,而直接访问数据库了。

由于前面已经加了锁,所以即使这里的并发量很大,也不会导致数据库直接挂掉。

但很显然这些请求的处理性能并不好,有没有更好的解决方案?

这时可以想到布隆过滤器

redission并发锁如何启用自动续费_网络安全_07

系统根据商品id,先从布隆过滤器中查询该id是否存在,如果存在则允许从缓存中查询数据,如果不存在,则直接返回失败。

虽说该方案可以解决缓存穿透问题,但是又会引出另外一个问题:布隆过滤器中的数据如何更缓存中的数据保持一致?

这就要求,如果缓存中数据有更新,则要及时同步到布隆过滤器中。如果数据同步失败了,还需要增加重试机制,而且跨数据源,能保证数据的实时一致性吗?

显然是不行的。

所以布隆过滤器绝大部分使用在缓存数据更新很少的场景中。

如果缓存数据更新非常频繁,又该如何处理呢?

这时,就需要把不存在的商品id也缓存起来。

redission并发锁如何启用自动续费_网络安全_08

下次,再有该商品id的请求过来,则也能从缓存中查到数据,只不过该数据比较特殊,表示商品不存在。需要特别注意的是,这种特殊缓存设置的超时时间应该尽量短一点。

6 库存问题

对于库存问题看似简单,实则里面还是有些东西。

真正的秒杀商品的场景,不是说扣完库存,就完事了,如果用户在一段时间内,还没完成支付,扣减的库存是要加回去的。

所以,在这里引出了一个预扣库存的概念,预扣库存的主要流程如下:

redission并发锁如何启用自动续费_网络安全_09

扣减库存中除了上面说到的预扣库存回退库存之外,还需要特别注意的是库存不足和库存超卖问题。

6.1 数据库扣减库存

使用数据库扣减库存,是最简单的实现方案了,假设扣减库存的sql如下:

update product set stock=stock-1 where id=123;

这种写法对于扣减库存是没有问题的,但如何控制库存不足的情况下,不让用户操作呢?

这就需要在update之前,先查一下库存是否足够了。

伪代码如下:

int stock = mapper.getStockById(123);
if(stock > 0) {
  int count = mapper.updateStock(123);
  if(count > 0) {
    addOrder(123);
  }
}

大家有没有发现这段代码的问题?

没错,查询操作和更新操作不是原子性的,会导致在并发的场景下,出现库存超卖的情况。

有人可能会说,这样好办,加把锁,不就搞定了,比如使用synchronized关键字。

确实,可以,但是性能不够好。

还有更优雅的处理方案,即基于数据库的乐观锁,这样会少一次数据库查询,而且能够天然的保证数据操作的原子性。

只需将上面的sql稍微调整一下:

update product set stock=stock-1 where id=product and stock > 0;

在sql最后加上:stock > 0,就能保证不会出现超卖的情况。

但需要频繁访问数据库,我们都知道数据库连接是非常昂贵的资源。在高并发的场景下,可能会造成系统雪崩。而且,容易出现多个请求,同时竞争行锁的情况,造成相互等待,从而出现死锁的问题。

6.2 redis扣减库存

redis的incr方法是原子性的,可以用该方法扣减库存。伪代码如下:

boolean exist = redisClient.query(productId,userId);
  if(exist) {
    return -1;
  }
  int stock = redisClient.queryStock(productId);
  if(stock <=0) {
    return 0;
  }
  redisClient.incrby(productId, -1);
  redisClient.add(productId,userId);
return 1;

代码流程如下:

  1. 先判断该用户有没有秒杀过该商品,如果已经秒杀过,则直接返回-1。
  2. 查询库存,如果库存小于等于0,则直接返回0,表示库存不足。
  3. 如果库存充足,则扣减库存,然后将本次秒杀记录保存起来。然后返回1,表示成功。

估计很多小伙伴,一开始都会按这样的思路写代码。但如果仔细想想会发现,这段代码有问题。

有什么问题呢?

如果在高并发下,有多个请求同时查询库存,当时都大于0。由于查询库存和更新库存非原则操作,则会出现库存为负数的情况,即库存超卖

当然有人可能会说,加个synchronized不就解决问题?

调整后代码如下:

boolean exist = redisClient.query(productId,userId);
   if(exist) {
    return -1;
   }
   synchronized(this) {
       int stock = redisClient.queryStock(productId);
       if(stock <=0) {
         return 0;
       }
       redisClient.incrby(productId, -1);
       redisClient.add(productId,userId);
   }

return 1;

synchronized确实能解决库存为负数问题,但是这样会导致接口性能急剧下降,每次查询都需要竞争同一把锁,显然不太合理。

为了解决上面的问题,代码优化如下:

boolean exist = redisClient.query(productId,userId);
if(exist) {
  return -1;
}
if(redisClient.incrby(productId, -1)<0) {
  return 0;
}
redisClient.add(productId,userId);
return 1;

该代码主要流程如下:

  1. 先判断该用户有没有秒杀过该商品,如果已经秒杀过,则直接返回-1。
  2. 扣减库存,判断返回值是否小于0,如果小于0,则直接返回0,表示库存不足。
  3. 如果扣减库存后,返回值大于或等于0,则将本次秒杀记录保存起来。然后返回1,表示成功。

该方案咋一看,好像没问题。

但如果在高并发场景中,有多个请求同时扣减库存,大多数请求的incrby操作之后,结果都会小于0。

虽说,库存出现负数,不会出现超卖的问题。但由于这里是预减库存,如果负数值负的太多的话,后面万一要回退库存时,就会导致库存不准。

那么,有没有更好的方案呢?

6.3 lua脚本扣减库存

我们都知道lua脚本,是能够保证原子性的,它跟redis一起配合使用,能够完美解决上面的问题。

lua脚本有段非常经典的代码:

StringBuilder lua = new StringBuilder();
  lua.append("if (redis.call('exists', KEYS[1]) == 1) then");
  lua.append("    local stock = tonumber(redis.call('get', KEYS[1]));");
  lua.append("    if (stock == -1) then");
  lua.append("        return 1;");
  lua.append("    end;");
  lua.append("    if (stock > 0) then");
  lua.append("        redis.call('incrby', KEYS[1], -1);");
  lua.append("        return stock;");
  lua.append("    end;");
  lua.append("    return 0;");
  lua.append("end;");
  lua.append("return -1;");

该代码的主要流程如下:

  1. 先判断商品id是否存在,如果不存在则直接返回。
  2. 获取该商品id的库存,判断库存如果是-1,则直接返回,表示不限制库存。
  3. 如果库存大于0,则扣减库存。
  4. 如果库存等于0,是直接返回,表示库存不足。

7 分布式锁

之前我提到过,在秒杀的时候,需要先从缓存中查商品是否存在,如果不存在,则会从数据库中查商品。如果数据库中,则将该商品放入缓存中,然后返回。如果数据库中没有,则直接返回失败。

大家试想一下,如果在高并发下,有大量的请求都去查一个缓存中不存在的商品,这些请求都会直接打到数据库。数据库由于承受不住压力,而直接挂掉。

那么如何解决这个问题呢?

这就需要用redis分布式锁了。

7.1 setNx加锁

使用redis的分布式锁,首先想到的是setNx命令。

if (jedis.setnx(lockKey, val) == 1) {
   jedis.expire(lockKey, timeout);
}

用该命令其实可以加锁,但和后面的设置超时时间是分开的,并非原子操作。

假如加锁成功了,但是设置超时时间失败了,该lockKey就变成永不失效的了。在高并发场景中,该问题会导致非常严重的后果。

那么,有没有保证原子性的加锁命令呢?

7.2 set加锁

使用redis的set命令,它可以指定多个参数。

String result = jedis.set(lockKey, requestId, "NX", "PX", expireTime);
if ("OK".equals(result)) {
    return true;
}
return false;

其中:

  • lockKey:锁的标识
  • requestId:请求id
  • NX:只在键不存在时,才对键进行设置操作。
  • PX:设置键的过期时间为 millisecond 毫秒。
  • expireTime:过期时间

由于该命令只有一步,所以它是原子操作。

7.3 释放锁

接下来,有些朋友可能会问:在加锁时,既然已经有了lockKey锁标识,为什么要需要记录requestId呢?

答:requestId是在释放锁的时候用的。

if (jedis.get(lockKey).equals(requestId)) {
    jedis.del(lockKey);
    return true;
}
return false;

在释放锁的时候,只能释放自己加的锁,不允许释放别人加的锁。

这里为什么要用requestId,用userId不行吗?

答:如果用userId的话,假设本次请求流程走完了,准备删除锁。此时,巧合锁到了过期时间失效了。而另外一个请求,巧合使用的相同userId加锁,会成功。而本次请求删除锁的时候,删除的其实是别人的锁了。

当然使用lua脚本也能避免该问题:

if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] then 
 return redis.call('del', KEYS[1]) 
else 
  return 0 
end

它能保证查询锁是否存在和删除锁是原子操作。

7.4 自旋锁

上面的加锁方法看起来好像没有问题,但如果你仔细想想,如果有1万的请求同时去竞争那把锁,可能只有一个请求是成功的,其余的9999个请求都会失败。

在秒杀场景下,会有什么问题?

答:每1万个请求,有1个成功。再1万个请求,有1个成功。如此下去,直到库存不足。这就变成均匀分布的秒杀了,跟我们想象中的不一样。

如何解决这个问题呢?

答:使用自旋锁。

try {
  Long start = System.currentTimeMillis();
  while(true) {
      String result = jedis.set(lockKey, requestId, "NX", "PX", expireTime);
     if ("OK".equals(result)) {
        return true;
     }
     
     long time = System.currentTimeMillis() - start;
      if (time>=timeout) {
          return false;
      }
      try {
          Thread.sleep(50);
      } catch (InterruptedException e) {
          e.printStackTrace();
      }
  }
 
} finally{
    unlock(lockKey,requestId);
}  
return false;