掘金 后端 ( ) • 2024-04-29 09:27
秒杀_单机（高并发，锁，事务）1.0
单机 锁 事务

theme: minimalism highlight: xcode

案例描述

两张数据库表：商品库存表，用户抢购商品成功记录表。业务流程：用户抢购商品，判断商品库存是否充足，用户是否已经抢购某商品（每个用户只能抢购1次），若满足条件，更新商品库存表，新增用户抢购商品成功记录表信息。

创库创表sql语句

CREATE DATABASE IF NOT EXISTS `seckill_db`;
USE `seckill_db`;

-- 商品库存表
CREATE TABLE IF NOT EXISTS `inventory` (
  `id` int unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '库存id',
  `commodity_id` int unsigned NOT NULL COMMENT '商品id',
  `commodity_name` varchar(50) NOT NULL COMMENT '商品名称',
  `total_number` int unsigned NOT NULL DEFAULT (0) COMMENT '库存总数',
  `transaction_number` int unsigned NOT NULL DEFAULT (0) COMMENT '交易完成数量',
  PRIMARY KEY (`id`),
  UNIQUE KEY `commodity_id` (`commodity_id`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=2 DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_0900_ai_ci COMMENT='库存表';

-- 插入测试数据
INSERT INTO `inventory` (`id`, `commodity_id`, `commodity_name`, `total_number`, `transaction_number`) VALUES
	(1, 10011, '笔记本电脑', 10, 0);
        
-- 用户抢购商品成功记录表
CREATE TABLE IF NOT EXISTS `user_record` (
  `id` int unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '记录id',
  `user_id` int unsigned NOT NULL COMMENT '用户id',
  `commodity_id` int unsigned NOT NULL COMMENT '商品id',
  `create_time` datetime DEFAULT NULL COMMENT '交易成功记录时间',
  PRIMARY KEY (`id`),
  KEY `user_id_commodity_id` (`user_id`,`commodity_id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_0900_ai_ci COMMENT='用户秒杀抢购成功记录表';

创建springboot项目

pom.xml文件内容:

<parent>
	<groupId>org.springframework.boot</groupId>
	<artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
	<version>2.6.15</version>
</parent>

<dependencies>
	<dependency>
		<groupId>org.springframework.boot</groupId>
		<artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
	</dependency>
	<dependency>
		<groupId>org.springframework.boot</groupId>
		<artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
		<scope>test</scope>
	</dependency>

	<dependency>
		<groupId>org.projectlombok</groupId>
		<artifactId>lombok</artifactId>
	</dependency>

	<dependency>
		<groupId>mysql</groupId>
		<artifactId>mysql-connector-java</artifactId>
	</dependency>
	<dependency>
		<groupId>com.baomidou</groupId>
		<artifactId>mybatis-plus-boot-starter</artifactId>
		<version>3.5.2</version>
	</dependency>
</dependencies>

<build>
	<plugins>
		<plugin>
			<groupId>org.springframework.boot</groupId>
			<artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
		</plugin>
	</plugins>
</build>

启动类文件内容:

@SpringBootApplication
@Slf4j
public class SeckillApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(SeckillApplication.class, args);
        log.info("秒杀案例项目启动成功");
    }
}

application.yml文件内容:

spring:
  datasource:
    driver-class-name: com.mysql.cj.jdbc.Driver
    url: jdbc:mysql://localhost:3306/seckill_db?useUnicode=true&characterEncoding=UTF-8&serverTimezone=Asia/Shanghai
    username: root
    password: ***********

使用工具生成基础代码

image.png

秒杀接口代码1.0

通过请求头的方式携带用户id信息，商品信息代码里写死。

用户抢购记录处理器接口:

@GetMapping
public String seckill(@RequestHeader("userId") Integer userId) {
    return userRecordService.seckill(userId);
}

业务层实现代码：

@Service("userRecordService")
@RequiredArgsConstructor
public class UserRecordServiceImpl extends ServiceImpl<UserRecordMapper, UserRecord> implements UserRecordService {

    // 商品库存服务
    private final InventoryService inventoryService;

    /**
     * 商品信息写死：10011
     */
    @Override
    @Transactional
    public String seckill(Integer userId) {

        // 1. 查询商品库存信息
        Inventory inventory = inventoryService.lambdaQuery().eq(Inventory::getCommodityId, 10011).one();

        // 2. 判断
        if (null == inventory) {
            throw new RuntimeException("商品库存信息不存在");
        }

        if (inventory.getTransactionNumber() >= inventory.getTotalNumber()) {
            throw new RuntimeException("商品库存不足");
        }

        // 3. 查询记录表
        Long count = lambdaQuery()
                .eq(UserRecord::getUserId, userId)
                .eq(UserRecord::getCommodityId, 10011)
                .count();
        if (count != null && count >= 1) {
            throw new RuntimeException("已抢购成功，无需重复抢购");
        }

        // 4. 更新库存信息
        int row = inventoryService.updateTransactionNumber(10011);
        if (row == 0) {
            throw new RuntimeException("抢购失败");
        }

        // 5. 插入抢购记录
        UserRecord userRecord = new UserRecord();
        userRecord.setUserId(userId);
        userRecord.setCommodityId(10011);
        userRecord.setCreateTime(LocalDateTime.now());
        save(userRecord);


        return "抢购成功，抢购id：" + userRecord.getId();
    }

}

4. 更新库存信息代码：

@Update("update inventory set transaction_number = transaction_number + 1 where commodity_id = #{id}")
int updateTransactionNumber(Integer id);

测试

单线程请求秒杀接口

image.png

观察数据库数据变化：

image.png

单线程首次请求下数据正常，再次请求，同样的参数：

image.png

测试事务回滚，故意抛出错误

image.png

image.png

image.png

以上测试基于单线程，在正常与非正常的情况下，数据都保持了一致性。

多线程测试秒杀接口1.0

使用到的工具：jmeter

image.png

处理请求中，请求头携带不同用户id

1.准备一个文本文件：

image.png

2.配置jmeter请求

2.1 创建线程组 image.png

2.2 配置线程组 image.png

2.3 配置请求 image.png

2.4 请求参数填写 image.png

2.5 为请求添加CSV数据配置文件

image.png

2.6 配置文件源位置与变量名称

image.png

2.7 添加http信息头管理器

image.png

2.8 配置请求头管理器

image.png

准备就绪,开始测试

image.png

观察数据库数据：

image.png

出现了超卖的问题，解决思路：加锁，悲观锁：Synchronized，ReentrantLock，让线程串行执行，效率低。乐观锁，利用数据库字段，条件成立才能修改。

秒杀接口代码2.0

利用乐观锁，解决超卖的问题。

@Update("update inventory set transaction_number = transaction_number + 1 where commodity_id = #{id} and transaction_number < total_number")
int updateTransactionNumber(Integer id);

添加判断条件在sql上：and transaction_number < total_number

image.png

若没有修改成功库存信息，则代表抢购失败。

开始测试，观察数据库，返回结果：

image.png

image.png

解决了超卖的问题。

锁失效问题

一个用户，同一时间大量请求，未锁住同一个用户只能抢购1次的问题

image.png

解决方案：加锁，加同一用户的锁

image.png

解释：利用每个用户的id加锁，防止不同的用户请求阻塞的情况。

用户id是包装器整数类型，避免享元模式带来的比较问题，转换为String类型，并且每次拿String对象需要去字符串共享池中拿取，保证String的唯一性，才可正常加锁。

引发的事务边界问题

经过同步锁的改造，理论上用户限领数量判断的逻辑应该已经是解决了。不过，经过测试后，发现问题依然存在。

image.png

整体业务流程是这样的：

  • 开启事务
  • 获取锁
  • 统计用户已抢购的数量
  • 判断是否超出限买数量
  • 如果没超，新增一条用户抢购记录
  • 释放锁
  • 提交事务

总结：由于锁过早释放，导致了事务尚未提交，判断出现错误，最终导致并发安全问题发生。 这其实就是事务边界和锁边界的问题。

解决方案：-业务开始前，先获取锁，再开启事务。-业务结束后：先提交事务，再释放锁

image.png

将判断数据是否抢购过，更新仓库信息，新增记录信息提取到一个方法中，单独加事务控制。

image.png

解决了事务边界代理的问题

事务失效问题

image.png

事务失效的一些常见案例：

  • @Transactional 注解修饰的方法不是 public
  • 非事务方法 调用了 事务方法
  • 事务方法的异常被捕获了
  • 事务方法抛出的异常不支持【@Transactional(rollbackFor = RuntimeException.class)】
  • 事务方法之间的传播行为不同 【@Transactional(propagation = Propagation.REQUIRES_NEW)】
  • 事务方法没有被 Spring 管理

解决方案：事务失效的原因是方法内部调用走的是this，而不是代理对象。只要获取代理对象，操作代理对象即可恢复事务的控制。

上面代码中，出现了 非事务方法 调用了 事务方法，解决过程如下：

1.引入坐标

<dependency>
    <groupId>org.aspectj</groupId>
    <artifactId>aspectjweaver</artifactId>
</dependency>

2.启动类开启暴露代理对象

@EnableAspectJAutoProxy(exposeProxy = true)

3.利用 AopContext.currentProxy()获取当前代理对象，调用事务方法。

image.png

观察数据库：

image.png

总结

在解决高并发请求中，利用锁机制来完成，包括乐观锁与悲观锁的合理利用，在保证数据的一致性时，提高了运行效率。在涉及事务时，会出现事务晚提交，事务失效等问题。
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