高并發(fā)下的下單功能設計

xujin3 2017-10-21

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功能需求：設計一個秒殺系統(tǒng)

初始方案

商品表設計：熱銷商品提供給用戶秒殺，有初始庫存。

@Entity
public class SecKillGoods implements Serializable{
    @Id
    private String id;

    /**
     * 剩余庫存
     */
    private Integer remainNum;

    /**
     * 秒殺商品名稱
     */
    private String goodsName;
}

秒殺訂單表設計：記錄秒殺成功的訂單情況

@Entity
public class SecKillOrder implements Serializable {
    @Id
    @GenericGenerator(name = 'PKUUID', strategy = 'uuid2')
    @GeneratedValue(generator = 'PKUUID')
    @Column(length = 36)
    private String id;

    //用戶名稱
    private String consumer;

    //秒殺產品編號
    private String goodsId;

    //購買數量
    private Integer num;
}

Dao設計：主要就是一個減少庫存方法，其他CRUD使用JPA自帶的方法

public interface SecKillGoodsDao extends JpaRepository{

    @Query('update SecKillGoods g set g.remainNum = g.remainNum - ?2 where g.id=?1')
    @Modifying(clearAutomatically = true)
    @Transactional
    int reduceStock(String id,Integer remainNum);

}

數據初始化以及提供保存訂單的操作：

@Service
public class SecKillService {

    @Autowired
    SecKillGoodsDao secKillGoodsDao;

    @Autowired
    SecKillOrderDao secKillOrderDao;

    /**
     * 程序啟動時：
     * 初始化秒殺商品，清空訂單數據
     */
    @PostConstruct
    public void initSecKillEntity(){
        secKillGoodsDao.deleteAll();
        secKillOrderDao.deleteAll();
        SecKillGoods secKillGoods = new SecKillGoods();
        secKillGoods.setId('123456');
        secKillGoods.setGoodsName('秒殺產品');
        secKillGoods.setRemainNum(10);
        secKillGoodsDao.save(secKillGoods);
    }

    /**
     * 購買成功,保存訂單
     * @param consumer
     * @param goodsId
     * @param num
     */
    public void generateOrder(String consumer, String goodsId, Integer num) {
        secKillOrderDao.save(new SecKillOrder(consumer,goodsId,num));
    }
}

下面就是controller層的設計

@Controller
public class SecKillController {

    @Autowired
    SecKillGoodsDao secKillGoodsDao;
    @Autowired
    SecKillService secKillService;

    /**
     * 普通寫法
     * @param consumer
     * @param goodsId
     * @return
     */
    @RequestMapping('/seckill.html')
    @ResponseBody
    public String SecKill(String consumer,String goodsId,Integer num) throws InterruptedException {
        //查找出用戶要買的商品
        SecKillGoods goods = secKillGoodsDao.findOne(goodsId);
        //如果有這么多庫存
        if(goods.getRemainNum()>=num){
            //模擬網絡延時
            Thread.sleep(1000);
            //先減去庫存
            secKillGoodsDao.reduceStock(num);
            //保存訂單
            secKillService.generateOrder(consumer,goodsId,num);
            return '購買成功';
        }
        return '購買失敗,庫存不足';
    }

}

上面是全部的基礎準備，下面使用一個單元測試方法，模擬高并發(fā)下，很多人來購買同一個熱門商品的情況。

@Controller
public class SecKillSimulationOpController {

    final String takeOrderUrl = 'http://127.0.0.1:8080/seckill.html';

    /**
     * 模擬并發(fā)下單
     */
    @RequestMapping('/simulationCocurrentTakeOrder')
    @ResponseBody
    public String simulationCocurrentTakeOrder() {
        //httpClient工廠
        final SimpleClientHttpRequestFactory httpRequestFactory = new SimpleClientHttpRequestFactory();
        //開50個線程模擬并發(fā)秒殺下單
        for (int i = 0; i < 50;="" i++)="">
            //購買人姓名
            final String consumerName = 'consumer' + i;
            new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    ClientHttpRequest request = null;
                    try {
                        URI uri = new URI(takeOrderUrl + '?consumer=consumer' + consumerName + '&goodsId=123456&num=1');
                        request = httpRequestFactory.createRequest(uri, HttpMethod.POST);
                        InputStream body = request.execute().getBody();
                        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(body));
                        String line = '';
                        String result = '';
                        while ((line = br.readLine()) != null) {
                            result += line;//獲得頁面內容或返回內容
                        }
                        System.out.println(consumerName+':'+result);
                    } catch (Exception e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }).start();
        }
        return 'simulationCocurrentTakeOrder';
    }

}

訪問localhost:8080/simulationCocurrentTakeOrder，就可以測試了

預期情況：因為我們只對秒殺商品（123456）初始化了10件，理想情況當然是庫存減少到0，訂單表也只有10條記錄。

實際情況：訂單表記錄

商品表記錄

下面分析一下為啥會出現超庫存的情況：

因為多個請求訪問，僅僅是使用dao查詢了一次數據庫有沒有庫存，但是比較惡劣的情況是很多人都查到了有庫存，這個時候因為程序處理的延遲，沒有及時的減少庫存，那就出現了臟讀。如何在設計上避免呢？最笨的方法是對SecKillController的seckill方法做同步，每次只有一個人能下單。但是太影響性能了，下單變成了同步操作。

@RequestMapping('/seckill.html')
@ResponseBody
public synchronized String SecKill

改進方案

根據多線程編程的規(guī)范，提倡對共享資源加鎖，在最有可能出現并發(fā)爭搶的情況下加同步塊的思想。應該同一時刻只有一個線程去減少庫存。但是這里給出一個最好的方案，就是利用Oracle,Mysql的行級鎖–同一時間只有一個線程能夠操作同一行記錄，對SecKillGoodsDao進行改造：

public interface SecKillGoodsDao extends JpaRepository{

    @Query('update SecKillGoods g set g.remainNum = g.remainNum - ?2 where g.id=?1 and g.remainNum>0')
    @Modifying(clearAutomatically = true)
    @Transactional
    int reduceStock(String id,Integer remainNum);

}

僅僅是加了一個and，卻造成了很大的改變，返回int值代表的是影響的行數，對應到controller做出相應的判斷。

@RequestMapping('/seckill.html')
    @ResponseBody
    public String SecKill(String consumer,String goodsId,Integer num) throws InterruptedException {
        //查找出用戶要買的商品
        SecKillGoods goods = secKillGoodsDao.findOne(goodsId);
        //如果有這么多庫存
        if(goods.getRemainNum()>=num){
            //模擬網絡延時
            Thread.sleep(1000);
            if(goods.getRemainNum()>0) {
                //先減去庫存
                int i = secKillGoodsDao.reduceStock(goodsId, num);
                if(i!=0) {
                    //保存訂單
                    secKillService.generateOrder(consumer, goodsId, num);
                    return '購買成功';
                }else{
                    return '購買失敗,庫存不足';
                }
            }else {
                return '購買失敗,庫存不足';
            }
        }
        return '購買失敗,庫存不足';
    }