SpringBoot + Redis:模拟 10w 人的秒杀抢单

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本篇内容主要讲解的是redis分布式锁,这个在各大厂面试几乎都是必备的,下面结合模拟抢单的场景来使用她;本篇不涉及到的redis环境搭建,快速搭建个人测试环境,这里建议使用docker;本篇内容节点如下:

1、Jedis的nx生成锁

  • 如何删除锁

  • 模拟抢单动作(10w个人开抢)

  • jedis的nx生成锁

对于java中想操作redis,好的方式是使用jedis,首先pom中引入依赖:

<dependency>    <groupId>redis.clients</groupId>    <artifactId>jedis</artifactId></dependency>

对于分布式锁的生成通常需要注意如下几个方面:

**创建锁的策略:**redis的普通key一般都允许覆盖,A用户set某个key后,B在set相同的key时同样能成功,如果是锁场景,那就无法知道到底是哪个用户set成功的;这里jedis的setnx方式为我们解决了这个问题,简单原理是:当A用户先set成功了,那B用户set的时候就返回失败,满足了某个时间点只允许一个用户拿到锁。

**锁过期时间:**某个抢购场景时候,如果没有过期的概念,当A用户生成了锁,但是后面的流程被阻塞了一直无法释放锁,那其他用户此时获取锁就会一直失败,无法完成抢购的活动;当然正常情况一般都不会阻塞,A用户流程会正常释放锁;过期时间只是为了更有保障。

下面来上段setnx操作的代码:

public boolean setnx(String key, String val) {    Jedis jedis = null;    try {        jedis = jedisPool.getResource();        if (jedis == null) {            return false;        }        return jedis.set(key, val, "NX", "PX", 1000 * 60).                equalsIgnoreCase("ok");    } catch (Exception ex) {    } finally {        if (jedis != null) {            jedis.close();        }    }    return false;}

这里注意点在于jedis的set方法,其参数的说明如:

  • NX:是否存在key,存在就不set成功

  • PX:key过期时间单位设置为毫秒(EX:单位秒)

setnx如果失败直接封装返回false即可,下面我们通过一个get方式的api来调用下这个setnx方法:

@GetMapping("/setnx/{key}/{val}")public boolean setnx(@PathVariable String key, @PathVariable String val) {     return jedisCom.setnx(key, val);}

访问如下测试url,正常来说第一次返回了true,第二次返回了false,由于第二次请求的时候redis的key已存在,所以无法set成功

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由上图能够看到只有一次set成功,并key具有一个有效时间,此时已到达了分布式锁的条件。

2、如何删除锁

上面是创建锁,同样的具有有效时间,但是我们不能完全依赖这个有效时间,场景如:有效时间设置1分钟,本身用户A获取锁后,没遇到什么特殊情况正常生成了抢购订单后,此时其他用户应该能正常下单了才对,但是由于有个1分钟后锁才能自动释放,那其他用户在这1分钟无法正常下单(因为锁还是A用户的),因此我们需要A用户操作完后,主动去解锁:

public int delnx(String key, String val) {    Jedis jedis = null;    try {        jedis = jedisPool.getResource();        if (jedis == null) {            return 0;        }        //if redis.call('get','orderkey')=='1111' then return redis.call('del','orderkey') else return 0 end        StringBuilder sbScript = new StringBuilder();        sbScript.append("if redis.call('get','").append(key).append("')").append("=='").append(val).append("'").                append(" then ").                append(" return redis.call('del','").append(key).append("')").                append(" else ").                append(" return 0").                append(" end");        return Integer.valueOf(jedis.eval(sbScript.toString()).toString());    } catch (Exception ex) {    } finally {        if (jedis != null) {            jedis.close();        }    }    return 0;}

这里也使用了jedis方式,直接执行lua脚本:根据val判断其是否存在,如果存在就del;

其实个人认为通过jedis的get方式获取val后,然后再比较value是否是当前持有锁的用户,如果是那最后再删除,效果其实相当;只不过直接通过eval执行脚本,这样避免多一次操作了redis而已,缩短了原子操作的间隔。(如有不同见解请留言探讨);同样这里创建个get方式的api来测试:

@GetMapping("/delnx/{key}/{val}")public int delnx(@PathVariable String key, @PathVariable String val) {   return jedisCom.delnx(key, val);}

注意的是delnx时,需要传递创建锁时的value,因为通过et的value与delnx的value来判断是否是持有锁的操作请求,只有value一样才允许del;

模拟抢单动作(10w个人开抢)

有了上面对分布式锁的粗略基础,我们模拟下10w人抢单的场景,其实就是一个并发操作请求而已,由于环境有限,只能如此测试;如下初始化10w个用户,并初始化库存,商品等信息,如下代码:

//总库存private long nKuCuen = 0;//商品key名字private String shangpingKey = "computer_key";//获取锁的超时时间 秒private int timeout = 30 * 1000;@GetMapping("/qiangdan")public List<String> qiangdan() {    //抢到商品的用户    List<String> shopUsers = new ArrayList<>();    //构造很多用户    List<String> users = new ArrayList<>();    IntStream.range(0, 100000).parallel().forEach(b -> {        users.add("神牛-" + b);    });    //初始化库存    nKuCuen = 10;    //模拟开抢    users.parallelStream().forEach(b -> {        String shopUser = qiang(b);        if (!StringUtils.isEmpty(shopUser)) {            shopUsers.add(shopUser);        }    });    return shopUsers;}

有了上面10w个不同用户,我们设定商品只有10个库存,然后通过并行流的方式来模拟抢购,如下抢购的实现:

/** * 模拟抢单动作 * * @param b * @return */private String qiang(String b) {    //用户开抢时间    long startTime = System.currentTimeMillis();    //未抢到的情况下,30秒内继续获取锁    while ((startTime + timeout) >= System.currentTimeMillis()) {        //商品是否剩余        if (nKuCuen <= 0) {            break;        }        if (jedisCom.setnx(shangpingKey, b)) {            //用户b拿到锁            logger.info("用户{}拿到锁...", b);            try {                //商品是否剩余                if (nKuCuen <= 0) {                    break;                }                //模拟生成订单耗时操作,方便查看:神牛-50 多次获取锁记录                try {                    TimeUnit.SECONDS.sleep(1);                } catch (InterruptedException e) {                    e.printStackTrace();                }                //抢购成功,商品递减,记录用户                nKuCuen -= 1;                //抢单成功跳出                logger.info("用户{}抢单成功跳出...所剩库存:{}", b, nKuCuen);                return b + "抢单成功,所剩库存:" + nKuCuen;            } finally {                logger.info("用户{}释放锁...", b);                //释放锁                jedisCom.delnx(shangpingKey, b);            }        } else {            //用户b没拿到锁,在超时范围内继续请求锁,不需要处理// if (b.equals("神牛-50") || b.equals("神牛-69")) {// logger.info("用户{}等待获取锁...", b);// }        }    }    return "";}

这里实现的逻辑是:

1、parallelStream():并行流模拟多用户抢购

2、(startTime + timeout) >= System.currentTimeMillis():判断未抢成功的用户,timeout秒内继续获取锁

3、获取锁前和后都判断库存是否还足够

4、jedisCom.setnx(shangpingKey, b):用户获取抢购锁

5、获取锁后并下单成功,最后释放锁:jedisCom.delnx(shangpingKey, b)

再来看下记录的日志结果:

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最终返回抢购成功的用户:

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