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作者：鹽汽水
鏈接：https://juejin.cn/post/7116401645323288613 問(wèn)題拋出
在近期的項(xiàng)目里面有一個(gè)功能是領(lǐng)取優(yōu)惠券的功能。
問(wèn)題描述：
每一個(gè)優(yōu)惠券一共發(fā)行多少?gòu)?，每個(gè)用戶可以領(lǐng)取多少?gòu)垼?/p>
如：A優(yōu)惠券一共發(fā)行120張，每一個(gè)用戶可以領(lǐng)取140張，當(dāng)一個(gè)用戶領(lǐng)取優(yōu)惠券成功的時(shí)候，把領(lǐng)取的記錄寫入到另外一個(gè)表中(這張表我們暫且稱為表B)
<!--減優(yōu)惠券庫(kù)存的SQL-->
<update?id="reduceStock">
?????update?coupon?set?stock?=?stock?-?1?where?id?=?#{coupon_id}
</update>
上面的代碼按照我們的邏輯是沒(méi)有問(wèn)題，我通過(guò)使用PostMan軟件測(cè)試也是沒(méi)有問(wèn)題，但是上面的代碼確實(shí)是有問(wèn)題的。
往往我們寫的一些業(yè)務(wù)功能，在低并發(fā)的時(shí)候很多的問(wèn)題會(huì)體現(xiàn)不出來(lái)。所以這個(gè)領(lǐng)取優(yōu)惠券的功能我通過(guò)Jmeter軟件來(lái)進(jìn)行壓測(cè)。
這里配置了一下，大概會(huì)發(fā)送500次請(qǐng)求，那來(lái)驗(yàn)證下優(yōu)惠券會(huì)不會(huì)出現(xiàn)超發(fā)的問(wèn)題
執(zhí)行結(jié)果，里面沒(méi)有出現(xiàn)異常什么的，樣本為500。包括在匯總報(bào)告里面也出現(xiàn)了一些返回信息是優(yōu)惠券不足的信息，那來(lái)看下數(shù)據(jù)庫(kù)里面的優(yōu)惠券的總發(fā)行數(shù)量有沒(méi)有變成負(fù)數(shù)呢？也就是有沒(méi)有超發(fā)。
在測(cè)試的時(shí)候是測(cè)試的id為19的這條數(shù)據(jù)，測(cè)試完之后這里的總發(fā)行數(shù)量(stock)居然變成了-1(也就是超發(fā)了一張)。
問(wèn)題引發(fā)在解決這個(gè)問(wèn)題之前，先來(lái)看下這個(gè)問(wèn)題是如何引發(fā)出來(lái)的。
上面這張圖是整個(gè)領(lǐng)取優(yōu)惠券的流程(上圖并沒(méi)有使用流程圖來(lái)畫，我覺(jué)的這樣畫可能表達(dá)更清楚一些)，在藍(lán)色的框那里就是出現(xiàn)超扣減庫(kù)存的時(shí)候。為啥這樣說(shuō)呢？
如果同時(shí)來(lái)了兩個(gè)線程(你可以理解成是兩個(gè)請(qǐng)求)，比如先來(lái)的那個(gè)請(qǐng)求通過(guò)了檢查(線程A)，這時(shí)線程A還沒(méi)有扣減庫(kù)存，這時(shí)線程B經(jīng)過(guò)一翻操作也通過(guò)了這個(gè)檢查優(yōu)惠券是否可領(lǐng)取的方法，然后線程A和線程B依次扣減庫(kù)存或者是同時(shí)扣減庫(kù)存，這樣就會(huì)出現(xiàn)優(yōu)惠券超領(lǐng)的情況。
清楚了問(wèn)題引發(fā)的原因，那就來(lái)看看如何解決它們。
推薦一個(gè)開(kāi)源免費(fèi)的 Spring Boot 最全教程：
解決方案一(Java代碼加鎖)https://github.com/javastacks/spring-boot-best-practice
在引起超發(fā)原因的那張圖內(nèi)可以看出，導(dǎo)致這一問(wèn)題的根本原因是多個(gè)線程同時(shí)訪問(wèn)這個(gè)領(lǐng)取優(yōu)惠券的方法，那只要保證在同一段只有一個(gè)線程進(jìn)入到這個(gè)方法就可以了。
上面貼的代碼就可以改成下面這樣：
synchronized?(this){
????LoginUser?loginUser?=?LoginInterceptor.threadLocal.get();
????CouponDO?couponDO?=?couponMapper.selectOne(new?QueryWrapper<CouponDO>()
????????????????????????????????????.eq("id",?couponId)
????????????????????????????????????.eq("category",?categoryEnum.name()));
????if(couponDO?==?null){
????????throw?new?BizException(BizCodeEnum.COUPON_NO_EXITS);
????}
????this.checkCoupon(couponDO,loginUser.getId());
????//構(gòu)建領(lǐng)券記錄
????CouponRecordDO?couponRecordDO?=?new?CouponRecordDO();
????BeanUtils.copyProperties(couponDO,couponRecordDO);
????couponRecordDO.setCreateTime(new?Date());
????couponRecordDO.setUseState(CouponStateEnum.NEW.name());
????couponRecordDO.setUserId(loginUser.getId());
????couponRecordDO.setUserName(loginUser.getName());
????couponRecordDO.setCouponId(couponDO.getId());
????couponRecordDO.setId(null);
????int?row?=?couponMapper.reduceStock(couponId);
????if(row?==?1){
????????couponRecordMapper.insert(couponRecordDO);
????}else{
????????log.info("發(fā)送優(yōu)惠券失敗:{},用戶:{}",couponDO,loginUser);
????}
}
這樣，經(jīng)過(guò)Jmeter的壓測(cè)優(yōu)惠券并沒(méi)有出現(xiàn)超發(fā)的情況。
雖然這樣可以解決超發(fā)的問(wèn)題，但是在項(xiàng)目中我們不可以這樣寫，原因如下：
- synchronized的作用范圍是單個(gè)JVM實(shí)例，如果是集群部署系統(tǒng)這里的加鎖你可以理解成失效
- 在使用了synchronized加鎖后，就會(huì)形成串行等待的問(wèn)題，當(dāng)一個(gè)線程A在領(lǐng)取優(yōu)惠券方法內(nèi)執(zhí)行過(guò)久時(shí)，其它線程會(huì)等待直到線程A執(zhí)行結(jié)束
<update?id="reduceStock">
?????update?coupon?set?stock?=?stock?-?1?where?id?=?#{coupon_id}?and?stock?>?0
</update>
Mysql默認(rèn)使用的是InnoDB引擎，使用InnoDB時(shí)在修改某一個(gè)記錄的時(shí)候會(huì)將這條記錄上鎖，所以這個(gè)修改數(shù)據(jù)時(shí)不會(huì)出現(xiàn)多個(gè)線程同時(shí)修改數(shù)據(jù)。這樣也可以避免優(yōu)惠券超發(fā)。
如果在業(yè)務(wù)中只要有庫(kù)存就可以發(fā)放優(yōu)惠券的可以使用上面這種方式。
還有一種Sql的方式，可以將stock自身做為樂(lè)觀鎖。
<update?id="reduceStock">
?????update?product?set?stock=stock-1?where?stock=#{上一次的庫(kù)存}??and?id?=?1?and?stock>0
</update>
上面這種方式會(huì)存在ABA的問(wèn)題，當(dāng)然如果業(yè)務(wù)不在意ABA問(wèn)題可以使用上面的sql，不過(guò)性能可能差一點(diǎn)，如果stock不匹配，這條sql也就失效了。
如果業(yè)務(wù)在意ABA問(wèn)題的話也可以在表中加一個(gè)version的字段，每次修改數(shù)據(jù)的時(shí)候這個(gè)字段會(huì)加1，這樣就可以避免ABA問(wèn)題
<update?id="reduceStock">
?????update?product?set?stock=stock-1,versioin?=?version+1?where??id?=?1?and?stock>0?and?version=#{上一次的版本號(hào)}
</update>
上面的這三條Sql層面的代碼都可以解決優(yōu)惠券超發(fā)的問(wèn)題，具體使用那種就根據(jù)業(yè)務(wù)來(lái)選擇了。另外，如果你近期準(zhǔn)備面試跳槽，建議在Java面試庫(kù)小程序在線刷題，涵蓋 2000+?道 Java 面試題，幾乎覆蓋了所有主流技術(shù)面試題。
解決方案三(通過(guò)Redis分布式鎖來(lái)解決問(wèn)題)引入Redis后，當(dāng)領(lǐng)取優(yōu)惠券時(shí)會(huì)先去Redis里面去獲取鎖，當(dāng)鎖獲取成功后才可以對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行操作
在分布式鎖中我們應(yīng)該考濾如下：
- 排他性，在分布式集群中，同一個(gè)方法，在同一個(gè)時(shí)間只能被某一臺(tái)機(jī)器上的一個(gè)線程執(zhí)行
- 容錯(cuò)性，當(dāng)一個(gè)線程上鎖后，如果機(jī)器突然的宕機(jī)，如果不釋放鎖，此時(shí)這條數(shù)據(jù)將會(huì)被鎖死
- 還要注意鎖的粒度，鎖的開(kāi)銷
- 滿足高可用，高性能，可重入
我們可以使用Redis里面的setnx命令來(lái)設(shè)置鎖，因?yàn)?code style="font-size:14px;font-family:'Operator Mono', Consolas, Monaco, Menlo, monospace;color:rgb(155,110,35);background-color:rgb(255,245,227);">setnx是原子性的操作不可被打斷
當(dāng)這個(gè)命令執(zhí)行成功的時(shí)候會(huì)返回1，執(zhí)行失敗會(huì)返回0,我們就可以通過(guò)這個(gè)特性來(lái)判斷是否獲取到了鎖。
先看下偽代碼：
String?key?=?"lock:coupon:"?+?couponId;
try{
?if(setnx(key,"1")){
??//獲取到鎖
??//設(shè)置Key的時(shí)期時(shí)間
??exp(key,30,TimeUnit.MILLISECONDS);
??try{
???//業(yè)務(wù)邏輯
??}finally{
???del(key);
??}
????}else{
????????//獲取鎖失敗，遞歸調(diào)用這個(gè)方法，或者使用for進(jìn)行自旋獲取鎖
????}
}
這方法里面設(shè)置key的過(guò)期時(shí)間的原因是，當(dāng)機(jī)器突然的宕機(jī)后，即使沒(méi)有釋放掉鎖，他也會(huì)在一段時(shí)間后將這個(gè)鎖釋放，避免導(dǎo)致死鎖。
雖然看上面的代碼是沒(méi)有問(wèn)題的，但是它是存在一個(gè)誤刪除key的問(wèn)題
為了避免這個(gè)問(wèn)題，可以將setnx命令設(shè)置的那個(gè)值，設(shè)置成當(dāng)前線程的ID,在刪除的時(shí)候判斷這個(gè)線程ID是不是與當(dāng)前線程的Id相同就可以了。
String?key?=?"lock:coupon:"?+?couponId;
String?threadId?=?Thread.currentThread().getId();
try{
?if(setnx(key,threadId)){
??//獲取到鎖
??//設(shè)置Key的時(shí)期時(shí)間
??exp(key,30,TimeUnit.MILLISECONDS);
??try{
???//業(yè)務(wù)邏輯
??}finally{
???if(get(key)?==?threadId){
????del(key);
???}
??}
????}else{
????????//獲取鎖失敗，遞歸調(diào)用這個(gè)方法，或者使用for進(jìn)行自旋獲取鎖
????}
}
通過(guò)上面這種方法就可以解決誤刪除key的問(wèn)題。
在finally中的這個(gè)判斷和刪除key的代碼不是原子性的，我們可以通過(guò)lua腳本的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)它們之間的原子性，將刪除key的代碼修改成如下：
String?script?=?"if?redis.call('get',KEYS[1])?==?ARGV[1]?then?return?redis.call('del',KEYS[1])?else?return?0?end";
redisTemplate.execute(new?DefaultRedisScript<>(script,?Integer.class),?Arrays.asList(key),?threadId);
這里的threadId其實(shí)也可以不用，寫成uuid也可以，但是在上面setnx的時(shí)候，那個(gè)值也要寫成uuid
但是這樣還要存在一個(gè)鎖自動(dòng)續(xù)期的問(wèn)題，你可以開(kāi)一個(gè)守護(hù)線程，每隔多久給他續(xù)期一次，或者是直接將這個(gè)過(guò)期時(shí)間延長(zhǎng)一些。
在Redis中也有一些官方推薦的分布式鎖的方式。我最后是使用的這種方式。
另外，如果你近期準(zhǔn)備面試跳槽，建議在 Java面試庫(kù) 小程序在線刷題，涵蓋 2000+?道 Java 面試題，幾乎覆蓋了所有主流技術(shù)面試題。 解決方案四(使用Redis推薦的方式)官網(wǎng)地址：
https://redis.io/docs/manual/patterns/distributed-locks/
這個(gè)有多種實(shí)現(xiàn)方式，比如：Golang,Java,Php
<dependency>
???<groupId>org.redisson</groupId>
???<artifactId>redisson</artifactId>
???<version>3.17.4</version>
</dependency>
@Configuration
public?class?AppConfig?{
????@Value("${spring.redis.host}")
????private?String?redisHost;
????@Value("${spring.redis.port}")
????private?String?redisPort;
????@Bean
????public?RedissonClient?redisson(){
????????Config?config?=?new?Config();
????????config.useSingleServer().setAddress("redis://"?+?redisHost?+?":"?+?redisPort);
????????return?Redisson.create(config);
????}
}
public?JsonData?addCoupon(long?couponId,?CouponCategoryEnum?categoryEnum)?{
????String?key?=?"lock:coupon:"?+?couponId;
????RLock?rLock?=?redisson.getLock(key);
????LoginUser?loginUser?=?LoginInterceptor.threadLocal.get();
????rLock.lock();
????try{
???????//業(yè)務(wù)邏輯
????}finally?{
????????rLock.unlock();
????}
????return?JsonData.buildSuccess();
}
通過(guò)這種方法也可以解決優(yōu)惠券超發(fā)的問(wèn)題 ，這也是Rediss官網(wǎng)推薦的一種方式。
也可以通過(guò)下面的方法設(shè)置watch dog的檢測(cè)時(shí)間間隔
Config?config?=?new?Config();
config.setLockWatchdogTimeout();
如上就是我在解決優(yōu)惠券超發(fā)時(shí)的一個(gè)思路。
End
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23 種設(shè)計(jì)模式實(shí)戰(zhàn)（很全）
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