Springboot整合Redis如何实现超卖问题

这篇文章将为大家详细讲解有关Springboot整合Redis如何实现超卖问题，小编觉得挺实用的，因此分享给大家做个参考，希望大家阅读完这篇文章后可以有所收获。

超卖简单代码

写一段简单正常的超卖逻辑代码，多个用户同时操作同一段数据，探究出现的问题。

Redis中存储一项数据信息，请求对应接口，获取商品数量信息；
商品数量信息如果大于0，则扣减1，重新存储Redis中；
运行代码测试问题。

/** * Redis数据库操作，超卖问题模拟 * @author  * */@RestControllerpublic class RedisController {                // 引入String类型redis操作模板        @Autowired        private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;          // 测试数据设置接口        @RequestMapping("/setStock")        public String setStock() {                stringRedisTemplate.opsForValue().set("stock", "100");                return "ok";        }                // 模拟商品超卖代码        @RequestMapping("/deductStock")        public String deductStock() {                // 获取Redis数据库中的商品数量                Integer stock = Integer.parseInt(stringRedisTemplate.opsForValue().get("stock"));                // 减库存                if(stock > 0) {                        int realStock = stock -1;                        stringRedisTemplate.opsForValue().set("stock", String.valueOf(realStock));                        System.out.println("商品扣减成功，剩余商品："+realStock);                }else {                        System.out.println("库存不足.....");                }                return "end";        }}

超卖问题

单服务器单应用情况下

在单应用模式下，使用jmeter压测。

测试结果：

每个请求相当于一个线程，当几个线程同时拿到数据时，线程A拿到库存为84，这个时候线程B也进入程序，并且抢占了CPU，访问库存为84，最后两个线程都对库存减一，导致最后修改为83，实际上多卖出去了一件

既然线程和线程之间，数据处理不一致，能否使用synchronized加锁测试？

设置synchronized

依旧还是先测试单服务器

// 模拟商品超卖代码,        // 设置synchronized同步锁        @RequestMapping("/deductStock1")        public String deductStock1() {                synchronized (this) {                        // 获取Redis数据库中的商品数量                        Integer stock = Integer.parseInt(stringRedisTemplate.opsForValue().get("stock"));                        // 减库存                        if(stock > 0) {                                int realStock = stock -1;                                stringRedisTemplate.opsForValue().set("stock", String.valueOf(realStock));                                System.out.println("商品扣减成功，剩余商品："+realStock);                        }else {                                System.out.println("库存不足.....");                        }                }                return "end";        }

数量100

重新压测，得到的日志信息如下所示：

在单机模式下，添加synchronized关键字，的确能够避免商品的超卖现象！

但是在分布式微服务中，针对该服务设置了集群，synchronized依旧还能保证数据的正确性吗？

假设多个请求，被注册中心负载均衡，每个微服务中的该处理接口，都添加有synchronized，

依然会出现类似的超卖问题：

synchronized只是针对单一服务器的JVM进行加锁，但是分布式是很多个不同的服务器，导致两个线程或多个在不同服务器上共同对商品数量信息做了操作！

Redis实现分布式锁

在Redis中存在一条命令setnx (set if not exists)

setnx key value
如果不存在key，则可以设置成功；否则设置失败。

修改处理接口，增加key

// 模拟商品超卖代码        @RequestMapping("/deductStock2")        public String deductStock2() {                // 创建一个key，保存至redis                String key = "lock";                // setnx                // 由于redis是一个单线程，执行命令采取"队列"形式排队！                // 优先进入队列的命令先执行，由于是setnx，第一个执行后，其他操作执行失败。                boolean result = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(key, "this is lock");                // 当不存在key时，可以设置成功，回执true；如果存在key，则无法设置，返回false                if (!result) {                        // 前端监测，redis中存在，则不能让这个抢购操作执行，予以提示！                        return "err";                }                                // 获取Redis数据库中的商品数量                Integer stock = Integer.parseInt(stringRedisTemplate.opsForValue().get("stock"));                // 减库存                if(stock > 0) {                        int realStock = stock -1;                        stringRedisTemplate.opsForValue().set("stock", String.valueOf(realStock));                        System.out.println("商品扣减成功，剩余商品："+realStock);                }else {                        System.out.println("库存不足.....");                }         // 程序执行完成，则删除这个key                stringRedisTemplate.delete(key);                 return "end";        }

1、请求进入接口中，如果redis中不存在key，则会新建一个setnx；如果存在，则不会新建，同时返回错误编码，不会继续执行抢购逻辑。
2、当创建成功后，执行抢购逻辑。
3、抢购逻辑执行完成后，删除数据库中对应的setnx的key。让其他请求能够设置并操作。

这种逻辑来说比之前单一使用syn合理的多，但是如果执行抢购操作中出现了异常，导致这个key无法被删除。以至于其他处理请求，一直无法拿到key，程序逻辑死锁！

可以采取try … finally进行操作

/**         * 模拟商品超卖代码 设置         *         * @return         */        @RequestMapping("/deductStock3")        public String deductStock3() {                // 创建一个key，保存至redis                String key = "lock";                // setnx                // 由于redis是一个单线程，执行命令采取队列形式排队！优先进入队列的命令先执行，由于是setnx，第一个执行后，其他操作执行失败                boolean result = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(key, "this is lock");                // 当不存在key时，可以设置成功，回执true；如果存在key，则无法设置，返回false                if (!result) {                        // 前端监测，redis中存在，则不能让这个抢购操作执行，予以提示！                        return "err";                }                 try {                        // 获取Redis数据库中的商品数量                        Integer stock = Integer.parseInt(stringRedisTemplate.opsForValue().get("stock"));                        // 减库存                        if (stock > 0) {                                int realStock = stock - 1;                                stringRedisTemplate.opsForValue().set("stock", String.valueOf(realStock));                                System.out.println("商品扣减成功，剩余商品：" + realStock);                        } else {                                System.out.println("库存不足.....");                        }                } finally {                        // 程序执行完成，则删除这个key                        // 放置于finally中，保证即使上述逻辑出问题，也能del掉                        stringRedisTemplate.delete(key);                }                 return "end";        }

这个逻辑相比上面其他的逻辑来说，显得更加的严谨。

但是，如果一套服务器，因为断电、系统崩溃等原因出现宕机，导致本该执行finally中的语句未成功执行完成！！同样出现key一直存在，导致死锁！

通过超时间解决上述问题

在设置成功setnx后，以及抢购代码逻辑执行前，增加key的限时。

/**         * 模拟商品超卖代码 设置setnx保证分布式环境下，数据处理安全行问题；
         * 但如果某个代码段执行异常，导致key无法清理，出现死锁，添加try...finally;
         * 如果某个服务因某些问题导致释放key不能执行，导致死锁，此时解决思路为：增加key的有效时间;
         * 为了保证设置key的值和设置key的有效时间，两条命令构成同一条原子命令，将下列逻辑换成其他代码。         *         * @return         */        @RequestMapping("/deductStock4")        public String deductStock4() {                // 创建一个key，保存至redis                String key = "lock";                // setnx                // 由于redis是一个单线程，执行命令采取队列形式排队！优先进入队列的命令先执行，由于是setnx，第一个执行后，其他操作执行失败                //boolean result = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(key, "this is lock");                 //让设置key和设置key的有效时间都可以同时执行                boolean result = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(key, "this is lock", 10, TimeUnit.SECONDS);                 // 当不存在key时，可以设置成功，回执true；如果存在key，则无法设置，返回false                if (!result) {                        // 前端监测，redis中存在，则不能让这个抢购操作执行，予以提示！                        return "err";                }                // 设置key有效时间                //stringRedisTemplate.expire(key, 10, TimeUnit.SECONDS);                 try {                        // 获取Redis数据库中的商品数量                        Integer stock = Integer.parseInt(stringRedisTemplate.opsForValue().get("stock"));                        // 减库存                        if (stock > 0) {                                int realStock = stock - 1;                                stringRedisTemplate.opsForValue().set("stock", String.valueOf(realStock));                                System.out.println("商品扣减成功，剩余商品：" + realStock);                        } else {                                System.out.println("库存不足.....");                        }                } finally {                        // 程序执行完成，则删除这个key                        // 放置于finally中，保证即使上述逻辑出问题，也能del掉                        stringRedisTemplate.delete(key);                }                 return "end";        }

但是上述代码的逻辑中依旧会有问题：

如果处理逻辑中，出现超时问题。
当逻辑执行时，时间超过设定key有效时间，此时会出现什么问题？

从上图可以清楚的发现问题：
如果一个请求执行时间超过了key的有效时间。
新的请求执行过来时，必然可以拿到key并设置时间；
此时的redis中保存的key并不是请求1的key，而是别的请求设置的。
当请求1执行完成后，此处删除key，删除的是别的请求设置的key！

依然出现了key形同虚设的问题！如果失效一直存在，超卖问题依旧不会解决。

通过key设置值匹配的方式解决形同虚设问题

既然出现key形同虚设的现象，是否可以增加条件，当finally中需要执行删除操作时，获取数据判断值是否是该请求中对应的，如果是则删除，不是则不管！

修改上述代码如下所示：

/**         * 模拟商品超卖代码 
         * 解决`deductStock6`中，key形同虚设的问题。         *         * @return         */        @RequestMapping("/deductStock5")        public String deductStock5() {                // 创建一个key，保存至redis                String key = "lock";                String lock_value = UUID.randomUUID().toString();                // setnx                //让设置key和设置key的有效时间都可以同时执行                boolean result = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(key, lock_value, 10, TimeUnit.SECONDS);                // 当不存在key时，可以设置成功，回执true；如果存在key，则无法设置，返回false                if (!result) {                        // 前端监测，redis中存在，则不能让这个抢购操作执行，予以提示！                        return "err";                }                try {                        // 获取Redis数据库中的商品数量                        Integer stock = Integer.parseInt(stringRedisTemplate.opsForValue().get("stock"));                        // 减库存                        if (stock > 0) {                                int realStock = stock - 1;                                stringRedisTemplate.opsForValue().set("stock", String.valueOf(realStock));                                System.out.println("商品扣减成功，剩余商品：" + realStock);                        } else {                                System.out.println("库存不足.....");                        }                } finally {                        // 程序执行完成，则删除这个key                        // 放置于finally中，保证即使上述逻辑出问题，也能del掉                         // 判断redis中该数据是否是这个接口处理时的设置的，如果是则删除                        if(lock_value.equalsIgnoreCase(stringRedisTemplate.opsForValue().get(key))) {                                stringRedisTemplate.delete(key);                        }                }                return "end";        }

由于获得锁的线程必须执行完减库存逻辑才能释放锁，所以在此期间所有其他的线程都会由于没获得锁，而直接结束程序，导致有很多库存根本没有卖出去，所以这里应该可以优化，让没获得锁的线程等待，或者循环检查锁

最终版

我们将锁封装到一个实体类中，然后加入两个方法，加锁和解锁

@Componentpublic class RedisLock {    private final Logger log = LoggerFactory.getLogger(this.getClass());     private final long acquireTimeout = 10*1000;    // 获取锁之前的超时时间(获取锁的等待重试时间)    private final int timeOut = 20;   // 获取锁之后的超时时间(防止死锁)     @Autowired    private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;  // 引入String类型redis操作模板     /**     * 获取分布式锁     * @return 锁标识     */    public boolean getRedisLock(String lockName,String lockValue) {        // 1.计算获取锁的时间        Long endTime = System.currentTimeMillis() + acquireTimeout;        // 2.尝试获取锁        while (System.currentTimeMillis() < endTime) {            //3. 获取锁成功就设置过期时间 让设置key和设置key的有效时间都可以同时执行            boolean result = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(lockName, lockValue, timeOut, TimeUnit.SECONDS);            if (result) {                return true;            }        }        return false;    }      /**     * 释放分布式锁     * @param lockName 锁名称     * @param lockValue 锁值     */    public void unRedisLock(String lockName,String lockValue) {        if(lockValue.equalsIgnoreCase(stringRedisTemplate.opsForValue().get(lockName))) {            stringRedisTemplate.delete(lockName);        }    }}

@RestControllerpublic class RedisController {                // 引入String类型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() {                // 创建一个key，保存至redis                String key = "lock";                String lock_value = UUID.randomUUID().toString();                try {                        boolean redisLock = this.redisLock.getRedisLock(key, lock_value);//获取锁                        if (redisLock)                        {                                // 获取Redis数据库中的商品数量                                Integer stock = Integer.parseInt(stringRedisTemplate.opsForValue().get("stock"));                                // 减库存                                if (stock > 0) {                                        int realStock = stock - 1;                                        stringRedisTemplate.opsForValue().set("stock", String.valueOf(realStock));                                        System.out.println("商品扣减成功，剩余商品：" + realStock);                                } else {                                        System.out.println("库存不足.....");                                }                        }                } finally {                        redisLock.unRedisLock(key,lock_value);   //释放锁                }                return "end";        }}

可以看到失败的线程不会直接结束，而是会尝试重试，一直到重试结束时间，才会结束

实际上这个最终版依然存在3个问题

1、在finally流程中，由于是先判断在处理。如果判断条件结束后，获取到的结果为true。但是在执行del操作前，此时jvm在执行GC操作(为了保证GC操作获取GC roots根完全，会暂停java程序)，导致程序暂停。GC操作执行完成后(暂停恢复后)，执行del操作，但是此时的key还在当前加锁的key么？

2、问题如图所示

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