Springboot整合Redis實(shí)現(xiàn)超賣(mài)問(wèn)題還原和流程分析(分布式鎖)
超賣(mài)簡(jiǎn)單代碼
寫(xiě)一段簡(jiǎn)單正常的超賣(mài)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(mài)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(mài)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(mài)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(mài)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(mài)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(mài)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(mài)
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(mài)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(mài)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(mài)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(mài)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(mài)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(mài)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(mài)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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