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防止超卖的七种实现

芋道源码  · 公众号  · Java  · 2025-02-10 09:30

正文

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来源：blog.csdn.net/zxd1435513775
/article/details/122643285

1.引言

高并发场景在现场的日常工作中很常见，特别是在互联网公司中，这篇文章就来通过秒杀商品来模拟高并发的场景。文章末尾会附上文章的所有代码、脚本和测试用例。

  • 本文环境： SpringBoot 2.5.7 + MySQL 8.0 X + MybatisPlus + Swagger2.9.2
  • 模拟工具： Jmeter
  • 模拟场景： 减库存->创建订单->模拟支付

基于 Spring Boot + MyBatis Plus + Vue & Element 实现的后台管理系统 + 用户小程序，支持 RBAC 动态权限、多租户、数据权限、工作流、三方登录、支付、短信、商城等功能

  • 项目地址：https://github.com/YunaiV/ruoyi-vue-pro
  • 视频教程：https://doc.iocoder.cn/video/

2.商品秒杀-超卖

在开发中，对于下面的代码，可能很熟悉：在Service里面加上 @Transactional 事务注解和Lock锁

控制层：Controller 

@ApiOperation(value="秒杀实现方式——Lock加锁")
@PostMapping("/start/lock")
public Result startLock(long skgId){
    try {
        log.info("开始秒杀方式一...");
        final long userId = (int) (new Random().nextDouble() * (99999 - 10000 + 1)) + 10000;
        Result result = secondKillService.startSecondKillByLock(skgId, userId);
        if(result != null){
            log.info("用户:{}--{}", userId, result.get("msg"));
        }else{
            log.info("用户:{}--{}", userId, "哎呦喂，人也太多了，请稍后！");
        }
    } catch (Exception e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {

    }
    return Result.ok();
}

业务层：Service 

@Override
@Transactional(rollbackFor = Exception.class)
public Result startSecondKillByLock(long skgId, long userId) {
    lock.lock();
    try {
        // 校验库存
        SecondKill secondKill = secondKillMapper.selectById(skgId);
        Integer number = secondKill.getNumber();
        if (number > 0) {
            // 扣库存
            secondKill.setNumber(number - 1);
            secondKillMapper.updateById(secondKill);
            // 创建订单
            SuccessKilled killed = new SuccessKilled();
            killed.setSeckillId(skgId);
            killed.setUserId(userId);
            killed.setState((short) 0);
            killed.setCreateTime(new Timestamp(System.currentTimeMillis()));
            successKilledMapper.insert(killed);

            // 模拟支付
            Payment payment = new Payment();
            payment.setSeckillId(skgId);
            payment.setSeckillId(skgId);
            payment.setUserId(userId);
            payment.setMoney(40);
            payment.setState((short) 1);
            payment.setCreateTime(new Timestamp(System.currentTimeMillis()));
            paymentMapper.insert(payment);
        } else {
            return Result.error(SecondKillStateEnum.END);
        }
    } catch (Exception e) {
        throw new ScorpiosException("异常了个乖乖");
    } finally {
        lock.unlock();
    }
    return Result.ok(SecondKillStateEnum.SUCCESS);
}

对于上面的代码应该没啥问题吧，业务方法上加事务，在处理业务的时候加锁。

但上面这样写法是有问题的，会出现超卖的情况，看下测试结果：模拟1000个并发，抢100商品

Jmeter不了解的，可以参考这篇文章：

  • https://blog.csdn.net/zxd1435513775/article/details/106372446

这里在业务方法开始加了锁，在业务方法结束后释放了锁。但这里的事务提交却不是这样的，有可能在事务提交之前，就已经把锁释放了，这样会导致商品超卖现象。所以加锁的时机很重要！

基于 Spring Cloud Alibaba + Gateway + Nacos + RocketMQ + Vue & Element 实现的后台管理系统 + 用户小程序，支持 RBAC 动态权限、多租户、数据权限、工作流、三方登录、支付、短信、商城等功能

  • 项目地址：https://github.com/YunaiV/yudao-cloud
  • 视频教程：https://doc.iocoder.cn/video/

3. 解决商品超卖

对于上面超卖现象，主要问题出现在事务中锁释放的时机，事务未提交之前，锁已经释放。（事务提交是在整个方法执行完）。如何解决这个问题呢，就是把加锁步骤提前

  • 可以在controller层进行加锁
  • 可以使用Aop在业务方法执行之前进行加锁

3.1 方式一（改进版加锁） 

@ApiOperation(value="秒杀实现方式——Lock加锁")
@PostMapping("/start/lock")
public Result startLock(long skgId){
    // 在此处加锁
    lock.lock();
    try {
        log.info("开始秒杀方式一...");
        final long userId = (int) (new Random().nextDouble() * (99999 - 10000 + 1)) + 10000;
        Result result = secondKillService.startSecondKillByLock(skgId, userId);
        if(result != null){
            log.info("用户:{}--{}", userId, result.get("msg"));
        }else{
            log.info("用户:{}--{}", userId, "哎呦喂，人也太多了，请稍后！");
        }
    } catch (Exception e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        // 在此处释放锁
        lock.unlock();
    }
    return Result.ok();
}

上面这样的加锁就可以解决事务未提交之前，锁释放的问题，可以分三种情况进行压力测试：

  • 并发数1000，商品100
  • 并发数1000，商品1000
  • 并发数2000，商品1000

对于并发量大于商品数的情况，商品秒杀一般不会出现少卖的请况，但对于并发数小于等于商品数的时候可能会出现商品少卖情况，这也很好理解。

对于没有问题的情况就不贴图了，因为有很多种方式，贴图会太多

3.2 方式二（AOP版加锁）

对于上面在控制层进行加锁的方式，可能显得不优雅，那就还有另一种方式进行在事务之前加锁，那就是AOP

自定义AOP注解 

@Target({ElementType.PARAMETER, ElementType.METHOD})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
public  @interface ServiceLock {
    String description()  default "";
}

定义切面类 

@Slf4j
@Component
@Scope
@Aspect
@Order(1) //order越小越是最先执行，但更重要的是最先执行的最后结束
public class LockAspect {
    /**
     * 思考：为什么不用synchronized
     * service 默认是单例的，并发下lock只有一个实例
     */
    private static  Lock lock = new ReentrantLock(true); // 互斥锁 参数默认false，不公平锁

    // Service层切点     用于记录错误日志
    @Pointcut("@annotation(com.scorpios.secondkill.aop.ServiceLock)")
    public void lockAspect() {

    }

    @Around("lockAspect()")
    public  Object around(ProceedingJoinPoint joinPoint) {
        lock.lock();
        Object obj = null;
        try {
            obj = joinPoint.proceed();
        } catch (Throwable e) {
            e.printStackTrace();
   throw new RuntimeException();
        } finally{
            lock.unlock();
        }
        return obj;
    }
}

在业务方法上添加AOP注解 

@Override
@ServiceLock // 使用Aop进行加锁
@Transactional(rollbackFor = Exception.class)
public Result startSecondKillByAop(long skgId, long userId) {

    try {
        // 校验库存
        SecondKill secondKill = secondKillMapper.selectById(skgId);
        Integer number = secondKill.getNumber();
        if (number > 0) {
            //扣库存
            secondKill.setNumber(number - 1);
            secondKillMapper.updateById(secondKill);
            //创建订单
            SuccessKilled killed = new SuccessKilled();
            killed.setSeckillId(skgId);
            killed.setUserId(userId);
            killed.setState((short) 0);
            killed.setCreateTime(new Timestamp(System.currentTimeMillis()));
            successKilledMapper.insert(killed);

            //支付
            Payment payment = new Payment();
            payment.setSeckillId(skgId);
            payment.setSeckillId(skgId);
            payment.setUserId(userId);
            payment.setMoney(40);
            payment.setState((short) 1);
            payment.setCreateTime(new Timestamp(System.currentTimeMillis()));
            paymentMapper.insert(payment);
        } else {
            return Result.error(SecondKillStateEnum.END);
        }
    } catch (Exception e) {
        throw new ScorpiosException("异常了个乖乖");
    }
    return Result.ok(SecondKillStateEnum.SUCCESS);
}

控制层： 

@ApiOperation(value="秒杀实现方式二——Aop加锁")
@PostMapping("/start/aop")
public Result startAop(long skgId){
    try {
        log.info("开始秒杀方式二...");
        final long userId = (int) (new Random().nextDouble() * (99999 - 10000




    
 + 1)) + 10000;
        Result result = secondKillService.startSecondKillByAop(skgId, userId);
        if(result != null){
            log.info("用户:{}--{}", userId, result.get("msg"));
        }else{
            log.info("用户:{}--{}", userId, "哎呦喂，人也太多了，请稍后！");
        }
    } catch (Exception e) {
        e.printStackTrace();
    }
    return Result.ok();
}

这种方式在对锁的使用上，更高阶、更美观！

3.3 方式三（悲观锁一）

除了上面在业务代码层面加锁外，还可以使用数据库自带的锁进行并发控制。

悲观锁，什么是悲观锁呢？通俗的说，在做任何事情之前，都要进行加锁确认。这种数据库级加锁操作效率较低。

使用for update一定要加上事务，当事务处理完后，for update才会将行级锁解除

如果请求数和秒杀商品数量一致，会出现少卖 

@ApiOperation(value="秒杀实现方式三——悲观锁")
@PostMapping("/start/pes/lock/one")
public Result startPesLockOne(long skgId){
    try {
        log.info("开始秒杀方式三...");
        final long userId = (int) (new Random().nextDouble() * (99999 - 10000 + 1)) + 10000;
        Result result = secondKillService.startSecondKillByUpdate(skgId, userId);
        if(result != null){
            log.info("用户:{}--{}", userId, result.get("msg"));
        }else{
            log.info("用户:{}--{}", userId, "哎呦喂，人也太多了，请稍后！");
        }
    } catch (Exception e) {
        e.printStackTrace();
    }
    return Result.ok();
}

业务逻辑 

@Override
@Transactional(rollbackFor = Exception.class)
public Result startSecondKillByUpdate(long skgId, long userId) {
    try {
        // 校验库存-悲观锁
        SecondKill secondKill = secondKillMapper.querySecondKillForUpdate(skgId);
        Integer number = secondKill.getNumber();
        if (number > 0) {
            //扣库存
            secondKill.setNumber(number - 1);
            secondKillMapper.updateById(secondKill);
            //创建订单
            SuccessKilled killed = new SuccessKilled();
            killed.setSeckillId(skgId);
            killed.setUserId(userId);
            killed.setState((short) 0);
            killed.setCreateTime(new Timestamp(System.currentTimeMillis()));
            successKilledMapper.insert(killed);

            //支付
            Payment payment = new Payment();
            payment.setSeckillId(skgId);
            payment.setSeckillId(skgId);
            payment.setUserId(userId);
            payment.setMoney(40);
            payment.setState((short) 1);
            payment.setCreateTime(new Timestamp(System.currentTimeMillis()));
            paymentMapper.insert(payment);
        } else {
            return Result.error(SecondKillStateEnum.END);
        }
    } catch (Exception e) {
        throw new ScorpiosException("异常了个乖乖");
    } finally {
    }
    return Result.ok(SecondKillStateEnum.SUCCESS);
}

Dao层 

@Repository
public interface SecondKillMapper extends BaseMapper<SecondKill> {

    /**
     * 将此行数据进行加锁，当整个方法将事务提交后，才会解锁
     * @param skgId
     * @return
     */
    @Select(value = "SELECT * FROM seckill WHERE seckill_id=#{skgId} FOR UPDATE")
    SecondKill querySecondKillForUpdate(@Param("skgId") Long skgId);

}

上面是利用for update进行对查询数据加锁，加的是行锁

3.4 方式四（悲观锁二）

悲观锁的第二种方式就是利用update更新命令来加表锁 

/**
 * UPDATE锁表
 * @param skgId  商品id
 * @param userId    用户id
 * @return
 */
@Override
@Transactional(rollbackFor = Exception.class)
public Result startSecondKillByUpdateTwo(long skgId, long userId) {
    try {

        // 不校验，直接扣库存更新
        int result = secondKillMapper.updateSecondKillById(skgId);
        if (result > 0) {
            //创建订单
            SuccessKilled killed = new SuccessKilled();
            killed.setSeckillId(skgId);
            killed.setUserId(userId);
            killed.setState((short) 0);
            killed.setCreateTime(new Timestamp(System.currentTimeMillis()));
            successKilledMapper.insert(killed);

            //支付
            Payment payment = new Payment();
            payment.setSeckillId(skgId);
            payment.setSeckillId(skgId);
            payment.setUserId(userId);
            payment.setMoney(40);
            payment.setState((short) 1);
            payment.setCreateTime(new Timestamp(System.currentTimeMillis()));
            paymentMapper.insert(payment);
        } else {
            return Result.error(SecondKillStateEnum.END);
        }
    } catch (Exception e) {
        throw new ScorpiosException("异常了个乖乖");
    } finally {
    }
    return Result.ok(SecondKillStateEnum.SUCCESS);
}

Dao层 

@Repository
public interface SecondKillMapper extends BaseMapper<SecondKill> {

    /**
     * 将此行数据进行加锁，当整个方法将事务提交后，才会解锁
     * @param skgId
     * @return
     */
    @Select(value = "SELECT * FROM seckill WHERE seckill_id=#{skgId} FOR UPDATE")
    SecondKill querySecondKillForUpdate(@Param("skgId") Long skgId);

    @Update(value = "UPDATE seckill SET number=number-1 WHERE seckill_id=#{skgId} AND number > 0")
    int updateSecondKillById(@Param("skgId") long skgId);
}

3.5 方式五（乐观锁）

乐观锁，顾名思义，就是对操作结果很乐观，通过利用version字段来判断数据是否被修改

乐观锁，不进行库存数量的校验，直接做库存扣减

这里使用的乐观锁会出现大量的数据更新异常（抛异常就会导致购买失败）、如果配置的抢购人数比较少、比如120:100(人数:商品) 会出现少买的情况，不推荐使用乐观锁。 

@ApiOperation(value="秒杀实现方式五——乐观锁")
@PostMapping("/start/opt/lock")
public Result startOptLock(long skgId){
    try {
        log.info("开始秒杀方式五...");
        final long userId = (int) (new Random().nextDouble() * (99999 - 10000 + 1)) + 10000;
        // 参数添加了购买数量
        Result result = secondKillService.startSecondKillByPesLock(skgId, userId,1);
        if(result != null){
            log.info("用户:{}--{}", userId, result.get("msg"));
        }else{
            log.info("用户:{}--{}", userId, "哎呦喂，人也太多了，请稍后！");
        }
    } catch (Exception e) {
        e.printStackTrace();
    }
    return Result.ok();
}
@Override
@Transactional(rollbackFor = Exception.class)
public Result startSecondKillByPesLock(long skgId, long userId, int number) {

    // 乐观锁，不进行库存数量的校验，直接
    try {
        SecondKill kill = secondKillMapper.selectById(skgId);
        // 剩余的数量应该要大于等于秒杀的数量
        if(kill.getNumber() >= number) {
            int result = secondKillMapper.updateSecondKillByVersion(number,skgId,kill.getVersion());
            if (result > 0) {
                //创建订单
                SuccessKilled killed = new SuccessKilled();
                killed.setSeckillId(skgId);
                killed.setUserId(userId);
                killed.setState((short) 0);
                killed.setCreateTime(new Timestamp(System.currentTimeMillis()));
                successKilledMapper.insert(killed);

                //支付
                Payment payment = new Payment();
                payment.setSeckillId(skgId);
                payment.setSeckillId(skgId);
                payment.setUserId(userId);
                payment.setMoney(40);
                payment.setState((short) 1);
                payment.setCreateTime(new Timestamp(System.currentTimeMillis()));
                paymentMapper.insert(payment);
            } else {
                return Result.error(SecondKillStateEnum.END);
            }
        }
    } catch (Exception e) {
        throw new ScorpiosException("异常了个乖乖");
    } finally {
    }
    return Result.ok(SecondKillStateEnum.SUCCESS);
}
@Repository
public interface SecondKillMapper extends BaseMapper<SecondKill> {

    /**
     * 将此行数据进行加锁，当整个方法将事务提交后，才会解锁
     * @param skgId
     * @return
     */
    @Select(value = "SELECT * FROM seckill WHERE seckill_id=#{skgId} FOR UPDATE")
    SecondKill querySecondKillForUpdate(@Param("skgId") Long skgId);

    @Update(value = "UPDATE seckill SET number=number-1 WHERE seckill_id=#{skgId} AND number > 0")
    int updateSecondKillById(@Param("skgId") long skgId);

    @Update(value = "UPDATE seckill  SET number=number-#{number},version=version+1 WHERE seckill_id=#{skgId} AND version = #{version}")
    int updateSecondKillByVersion(@Param("number") int number, @Param("skgId") long skgId, @Param("version")int version);
}

乐观锁会出现大量的数据更新异常（抛异常就会导致购买失败），会出现少买的情况，不推荐使用乐观锁

3.6 方式六（阻塞队列）

利用阻塞队类，也可以解决高并发问题。其思想就是把接收到的请求按顺序存放到队列中，消费者线程逐一从队列里取数据进行处理，看下具体代码。

阻塞队列：这里使用静态内部类的方式来实现单例模式，在并发条件下不会出现问题。 

// 秒杀队列(固定长度为100)
public class SecondKillQueue {

    // 队列大小
    static final int QUEUE_MAX_SIZE = 100;

    // 用于多线程间下单的队列
    static BlockingQueue blockingQueue = new LinkedBlockingQueue(QUEUE_MAX_SIZE);

    // 使用静态内部类，实现单例模式
    private SecondKillQueue(){};

    private static class SingletonHolder{
        // 静态初始化器，由JVM来保证线程安全
        private  static SecondKillQueue queue = new SecondKillQueue();
    }

    /**
     * 单例队列
     * @return
     */
    public static SecondKillQueue getSkillQueue(){
        return SingletonHolder.queue;
    }

    /**
     * 生产入队
     * @param kill
     * @throws InterruptedException
     * add(e) 队列未满时，返回true；队列满则抛出IllegalStateException(“Queue full”)异常——AbstractQueue
     * put(e) 队列未满时，直接插入没有返回值；队列满时会阻塞等待，一直等到队列未满时再插入。
     * offer(e) 队列未满时，返回true；队列满时返回false。非阻塞立即返回。
     * offer(e, time, unit) 设定等待的时间，如果在指定时间内还不能往队列中插入数据则返回false，插入成功返回true。
     */
    public  Boolean  produce(SuccessKilled kill) {
        return blockingQueue.offer(kill);
    }
    /**
     * 消费出队
     * poll() 获取并移除队首元素，在指定的时间内去轮询队列看有没有首元素有则返回，否者超时后返回null
     * take() 与带超时时间的poll类似不同在于take时候如果当前队列空了它会一直等待其他线程调用notEmpty.signal()才会被唤醒
     */
    public  SuccessKilled consume() throws InterruptedException {
        return blockingQueue.take();
    }

    /**
     * 获取队列大小
     * @return
     */
    public int size() {
        return blockingQueue.size();
    }
}

消费秒杀队列：实现ApplicationRunner接口







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