前言
项目是b站黑马程序员的redis教程中的案例,建议所有java程序员做一下!
这篇博客会从最简单的实现优惠卷秒杀到加分布式锁、对秒杀优化、使用消息队列异步下单做详细介绍!
优惠券秒杀
实现优惠券秒杀下单
@Override
@Transactional
public Result seckillVoucher(Long voucherId) {
/**
* 秒杀基本实现一:
* 1.查询优惠卷
* 2.判断秒杀是否开始
* 3.判断是否结束
* 4.判断库存是否充足
* 5.扣减库存
* 6.创建订单
*/
SeckillVoucher voucher = seckillVoucherService.getById(voucherId);
if (voucher.getBeginTime().isAfter(LocalDateTime.now())) {
//尚未开始
return Result.fail("秒杀尚未开始!");
}
if (voucher.getEndTime().isBefore(LocalDateTime.now())) {
return Result.fail("秒杀已经结束!");
}
if (voucher.getStock() < 1) {
return Result.fail("库存不足!");
}
boolean su***ess = seckillVoucherService.update()
.setSql("stock = stock - 1")
.eq("voucher_id", voucherId).update();
if (!su***ess) {
return Result.fail("库存不足!");
}
VoucherOrder voucherOrder = new VoucherOrder();
long orderId = redisIdWorker.nextId("order");
voucherOrder.setId(orderId);
Long userId = UserHolder.getUser().getId();
voucherOrder.setUserId(userId);
voucherOrder.setVoucherId(voucherId);
save(voucherOrder);
return Result.ok(orderId);
}
超卖问题
超卖情况
加锁解决超卖问题
乐观锁
两种方式是心爱乐观锁:
- 版本号法
- CAS法(***pare And swap)
实现方式:
每当数据做一次修改,版本号加1,所以判断一个数据有没有被修改过就看它的版本有没有变化过
CAS法:
***pare and Swap,即比较再交换。
也就是我不在判断库存有没有被修改过了,我每次都去比较看库存是否小于0
乐观锁解决超卖问题
乐观锁更新操作的时候使用
@Override
@Transactional
public Result seckillVoucher(Long voucherId) {
/**
* 秒杀基本实现二:
* 1.查询优惠卷
* 2.判断秒杀是否开始
* 3.判断是否结束
* 4.判断库存是否充足
* 5.扣减库存(乐观锁解决超卖问题)
* 6.创建订单
*/
SeckillVoucher voucher = seckillVoucherService.getById(voucherId);
if (voucher.getBeginTime().isAfter(LocalDateTime.now())) {
//尚未开始
return Result.fail("秒杀尚未开始!");
}
if (voucher.getEndTime().isBefore(LocalDateTime.now())) {
return Result.fail("秒杀已经结束!");
}
if (voucher.getStock() < 1) {
return Result.fail("库存不足!");
}
boolean su***ess = seckillVoucherService.update()
.setSql("stock = stock - 1")
.eq("voucher_id", voucherId).gt("stock",0)
.update();
if (!su***ess) {
return Result.fail("库存不足!");
}
VoucherOrder voucherOrder = new VoucherOrder();
long orderId = redisIdWorker.nextId("order");
voucherOrder.setId(orderId);
Long userId = UserHolder.getUser().getId();
voucherOrder.setUserId(userId);
voucherOrder.setVoucherId(voucherId);
save(voucherOrder);
return Result.ok(orderId);
}
一人一单
重复下单情况
解决思路
@Override
public Result seckillVoucher(Long voucherId) {
/**
* 秒杀基本实现三:
* 悲观锁实现一人一单
*/
SeckillVoucher voucher = seckillVoucherService.getById(voucherId);
if (voucher.getBeginTime().isAfter(LocalDateTime.now())) {
//尚未开始
return Result.fail("秒杀尚未开始!");
}
if (voucher.getEndTime().isBefore(LocalDateTime.now())) {
return Result.fail("秒杀已经结束!");
}
if (voucher.getStock() < 1) {
return Result.fail("库存不足!");
}
Long userId = UserHolder.getUser().getId();
synchronized (userId.toString().intern()){
//获取事务代理对象
IVoucherOrderService proxy = (IVoucherOrderService)AopContext.currentProxy();
return proxy.createVoucherOrder(voucherId);
}
}
@Transactional
public Result createVoucherOrder(Long voucherId) {
Long userId = UserHolder.getUser().getId();
int count = query().eq("user_id", userId).eq("voucher_id", voucherId).count();
if (count > 0) {
return Result.fail("您已经购买过一次了!");
}
boolean su***ess = seckillVoucherService.update()
.setSql("stock = stock - 1")
.eq("voucher_id", voucherId).gt("stock", 0)
.update();
if (!su***ess) {
return Result.fail("库存不足!");
}
VoucherOrder voucherOrder = new VoucherOrder();
long orderId = redisIdWorker.nextId("order");
voucherOrder.setId(orderId);
voucherOrder.setUserId(userId);
voucherOrder.setVoucherId(voucherId);
save(voucherOrder);
return Result.ok(orderId);
}
防止事务失效
synchronized (userId.toString().intern()){
//获取事务代理对象
IVoucherOrderService proxy = (IVoucherOrderService)AopContext.currentProxy();
return proxy.createVoucherOrder(voucherId);
}
事务的生效其实是Spring拿到当前对象的代理对象,这里如果直接调用就不是Spring的代理对象了事务就会失效,所以要获取当前对象的代理对象
通过AopContext.currentProxy()
API去获取
为什么把生成订单单独提取出来?
因为只有生成订单才会对数据库有插入操作,这个时候才需要事务。
需要事务的同时一人一单也需要加锁(悲观锁)
而且要在事务提交之后在释放锁!
测试
分布式锁
集群下的线程并发安全问题
加锁的原理就是在JVM内部维护了一个锁监视器
,如果是集群模式下的话那就是多个JVM,悲观锁就失效了
通过加锁可以解决在单机情况下的一人一单安全问题,但是在集群模式下就不行了。
模拟集群环境:
- 在开一个服务,端口是8082,通过在
Vm option
里添加-Dserver.port=8082
- nginx做负载均衡
此时测试,还是会发现会出现一人多单的情况
什么是分布式锁?
满足分布式系统
下或者集群模式
下的多线程可见并且互斥的锁
分布式锁的实现方式
redis分布式锁测试
# 实现分布式锁时需要实现的两个基本方法
# 1.添加锁,利用setnx的互斥特性
SETNX lock thread1
# 2.添加锁过期时间,避免服务宕机引起的死锁
EXPIRE lock 10
# 释放锁,删除即可
127.0.0.1:6379> DEL lock
(integer) 1
redis中加锁的一些特殊情况
如果下订单的线程在redis中加了锁,这时如果redis宕机了,那么其他线程就会一直处于等待状态,这时就出现了死锁的现象。
如何解决?
利用redis中key过期时间,自动释放锁能避免服务宕机引起的死锁
如果服务在加锁和过期释放期间宕机怎么办?
保证加锁和过期释放的原子性!
redis的set命令可以跟上很多参数,可以同时保证加锁和设置过期时间
- EX:设置键的过期时间为 second 秒。 SET key value EX second 效果等同于 SETEX key second value
- NX:只在键不存在时,才对键进行设置操作。 SET key value NX 效果等同于 SETNX key value 。
因为 SET 命令可以通过参数来实现和 SETNX 、 SETEX 和 PSETEX 三个命令的效果,所以将来的 Redis 版本可能会废弃并最终移除 SETNX 、 SETEX 和 PSETEX 这三个命令。
127.0.0.1:6379> SET lock thread1 NX EX 10
OK
127.0.0.1:6379> ttl lock
(integer) 5
127.0.0.1:6379> ttl lock
(integer) -2
手动实现分布式锁
实现分布式锁的流程
impl
实现分布式锁的思路就是通过redis中的setnx(如果不存在就创建key,存在就不创建)这样的互斥命令
每当有线程过来抢购的时候,首先会获取锁,也就是执行redis中的setnx命令。如果再有线程过来抢购那么就会被阻塞,只有等该锁被释放其他线程才能再次获取
@Override
public Result seckillVoucher(Long voucherId) {
SeckillVoucher voucher = seckillVoucherService.getById(voucherId);
if (voucher.getBeginTime().isAfter(LocalDateTime.now())) {
//尚未开始
return Result.fail("秒杀尚未开始!");
}
if (voucher.getEndTime().isBefore(LocalDateTime.now())) {
return Result.fail("秒杀已经结束!");
}
if (voucher.getStock() < 1) {
return Result.fail("库存不足!");
}
Long userId = UserHolder.getUser().getId();
//生成分布式锁对象,传入当前用户id和stringRedisTemplate对象
SimpleRedisLock lock = new SimpleRedisLock("order:" + userId, stringRedisTemplate);
//
boolean isLock = lock.tryLock(1200);
if (!isLock){
// 获取锁失败,返回错误或重试
return Result.fail("不允许重复下单!");
}
try {
//获取事务代理对象
IVoucherOrderService proxy = (IVoucherOrderService) AopContext.currentProxy();
return proxy.createVoucherOrder(voucherId);
} finally {
lock.unlock();
}
}
public class SimpleRedisLock implements ILock {
//不同的业务有不同的名称
private String name;
private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;
//对锁定义一个统一的前缀
private static final String KEY_PREFIX = "lock:";
//锁的名称要求用户传递给我们,所以这里我们定义一个构造函数
public SimpleRedisLock(String name, StringRedisTemplate stringRedisTemplate) {
this.name = name;
this.stringRedisTemplate = stringRedisTemplate;
}
@Override
public boolean tryLock(long timeoutSec) {
/**
* 版本一:
* 基础实现
* key就是固定前缀+锁的名称,value就是线程标识
* SET lock thread1 NX EX 10
*/
String threadId = Thread.currentThread().getId();
Boolean su***ess = stringRedisTemplate.opsForValue()
.setIfAbsent(KEY_PREFIX + name, threadId, timeoutSec, TimeUnit.SECONDS);
return Boolean.TRUE.equals(su***ess);
}
@Override
public void unlock() {
stringRedisTemplate.delete(ID_PREFIX + name);
}
分布式锁误删情况1
分布式锁误删情况说明
获取锁之后,线程A的业务出现了阻塞,直到锁到了超时时间被自动释放,业务还在处于阻塞状态。
这时线程B获取锁开始执行自己的业务,此时线程A阻塞的业务完成后,会把锁给删掉!这样就是分布式锁误删的情况。
所以我们在删除锁的时候需要进行一个判断,看看删除的是不是当前线程所持有的锁
@Override
public Result seckillVoucher(Long voucherId) {
SeckillVoucher voucher = seckillVoucherService.getById(voucherId);
if (voucher.getBeginTime().isAfter(LocalDateTime.now())) {
//尚未开始
return Result.fail("秒杀尚未开始!");
}
if (voucher.getEndTime().isBefore(LocalDateTime.now())) {
return Result.fail("秒杀已经结束!");
}
if (voucher.getStock() < 1) {
return Result.fail("库存不足!");
}
Long userId = UserHolder.getUser().getId();
//生成分布式锁对象,传入当前用户id和stringRedisTemplate对象
SimpleRedisLock lock = new SimpleRedisLock("order:" + userId, stringRedisTemplate);
//
boolean isLock = lock.tryLock(1200);
if (!isLock){
// 获取锁失败,返回错误或重试
return Result.fail("不允许重复下单!");
}
try {
//获取事务代理对象
IVoucherOrderService proxy = (IVoucherOrderService) AopContext.currentProxy();
return proxy.createVoucherOrder(voucherId);
} finally {
lock.unlock();
}
}
public class SimpleRedisLock implements ILock {
//不同的业务有不同的名称
private String name;
private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;
//对锁定义一个统一的前缀
private static final String KEY_PREFIX = "lock:";
//锁的名称要求用户传递给我们,所以这里我们定义一个构造函数
public SimpleRedisLock(String name, StringRedisTemplate stringRedisTemplate) {
this.name = name;
this.stringRedisTemplate = stringRedisTemplate;
}
private static final String ID_PREFIX = UUID.randomUUID().toString(true) + "-";
@Override
public boolean tryLock(long timeoutSec) {
/**
* 版本一:
* 基础实现
* key就是固定前缀+锁的名称,value就是线程标识
* SET lock thread1 NX EX 10
*/
String threadId = ID_PREFIX + Thread.currentThread().getId();
Boolean su***ess = stringRedisTemplate.opsForValue()
.setIfAbsent(KEY_PREFIX + name, threadId, timeoutSec, TimeUnit.SECONDS);
return Boolean.TRUE.equals(su***ess);
}
@Override
public void unlock() {
/**
* 版本二:
* 释放锁的时候判断是不是当前线程的锁
*/
//获取线程id
String threadId = ID_PREFIX + Thread.currentThread().getId();
//获取key
String id = stringRedisTemplate.opsForValue().get(KEY_PREFIX + name);
if (threadId.equals(id)) {
stringRedisTemplate.delete(KEY_PREFIX + name);
}
}
分布式锁误删情况2
情况说明
如果JVM发送FULL GC时会阻塞所有的代码,因为判断标识是否一致和释放锁是两步
,所以在判断成功之后如果发生FUll GC那么其他线程再次获取锁的时候,还是可能发生误删的情况
为了避免这种情况的发生,我们必须保证判断锁标识的动作和释放锁的动作是原子性的!
这就是下面我们要学习的lua脚本
lua脚本解决多条命令的原子性问题
什么是lua脚本?
Redis提供了Lua脚本功能,在一个脚本中编写多条Redis命令,确保多条命令执行时的原子性。Lua是一种编程语言,它的基本语法大家可以参考网站:https://www.runoob.***/lua/lua-tutorial.html
lua脚本的基本使用
在lua脚本中调用函数如下:
redis.call('命令名称', 'key', '其它参数', ...)
例如,我们要执行set name jack,则脚本是这样:
# 执行 set name jack
redis.call('set', 'name', 'jack')
例如,我们要先执行set name Rose,再执行get name,则脚本如下
# 先执行 set name jack
redis.call('set', 'name', 'jack')
# 再执行 get name
local name = redis.call('get', 'name')
# 返回
return name
写好脚本以后,需要用Redis命令来调用脚本,调用脚本的常见命令如下:
127.0.0.1:6379> help @scripting
EVAL script numkeys [key [key ...]] [arg [arg ...]]
summary: Execute a Lua script server side
since: 2.6.0
例如,我们要执行 redis.call(‘set’, ‘name’, ‘jack’) 这个脚本,语法如下:
127.0.0.1:6379> EVAL "return redis.call('set','name','Jack')" 0
如果脚本中的key、value不想写死,可以作为参数传递。key类型参数会放入KEYS数组,其它参数会放入ARGV数组,在脚本中可以从KEYS和ARGV数组获取这些参数
127.0.0.1:6379> EVAL "return redis.call('set',KEYS[1],ARGV[1])" 1 name Tom
OK
127.0.0.1:6379> get name
"Tom"
Java调用lua脚本改造分布式锁
释放锁的业务流程是这样的:
- 获取锁中的线程标示
- 判断是否与指定的标示(当前线程标示)一致
- 如果一致则释放锁(删除)
- 如果不一致则什么都不做
- 如果用Lua脚本来表示则是这样的
---
--- Generated by EmmyLua(https://github.***/EmmyLua)
--- Created by qiang.
--- DateTime: 2023/1/8 21:24
---
if (redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1]) then
--释放锁
return redis.call('del', KEYS[1])
end
--如果不匹配
return 0
RedisTemplate调用Lua脚本的API如下:
@Override
public Result seckillVoucher(Long voucherId) {
SeckillVoucher voucher = seckillVoucherService.getById(voucherId);
if (voucher.getBeginTime().isAfter(LocalDateTime.now())) {
//尚未开始
return Result.fail("秒杀尚未开始!");
}
if (voucher.getEndTime().isBefore(LocalDateTime.now())) {
return Result.fail("秒杀已经结束!");
}
if (voucher.getStock() < 1) {
return Result.fail("库存不足!");
}
Long userId = UserHolder.getUser().getId();
//生成分布式锁对象,传入当前用户id和stringRedisTemplate对象
SimpleRedisLock lock = new SimpleRedisLock("order:" + userId, stringRedisTemplate);
//
boolean isLock = lock.tryLock(1200);
if (!isLock){
// 获取锁失败,返回错误或重试
return Result.fail("不允许重复下单!");
}
try {
//获取事务代理对象
IVoucherOrderService proxy = (IVoucherOrderService) AopContext.currentProxy();
return proxy.createVoucherOrder(voucherId);
} finally {
lock.unlock();
}
}
public class SimpleRedisLock implements ILock {
//不同的业务有不同的名称
private String name;
private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;
//对锁定义一个统一的前缀
private static final String KEY_PREFIX = "lock:";
//锁的名称要求用户传递给我们,所以这里我们定义一个构造函数
public SimpleRedisLock(String name, StringRedisTemplate stringRedisTemplate) {
this.name = name;
this.stringRedisTemplate = stringRedisTemplate;
}
private static final String ID_PREFIX = UUID.randomUUID().toString(true) + "-";
private static final DefaultRedisScript<Long> UNLOCK_SCRIPT;
static {
UNLOCK_SCRIPT = new DefaultRedisScript<>();
UNLOCK_SCRIPT.setLocation(new ClassPathResource("unlock.lua"));
UNLOCK_SCRIPT.setResultType(Long.class);
}
@Override
public boolean tryLock(long timeoutSec) {
/**
* 版本一:
* 基础实现
* key就是固定前缀+锁的名称,value就是线程标识
* SET lock thread1 NX EX 10
*/
String threadId = ID_PREFIX + Thread.currentThread().getId();
Boolean su***ess = stringRedisTemplate.opsForValue()
.setIfAbsent(KEY_PREFIX + name, threadId, timeoutSec, TimeUnit.SECONDS);
return Boolean.TRUE.equals(su***ess);
}
@Override
public void unlock() {
/**
* 版本三
* 通过lua脚本来释放锁
*/
stringRedisTemplate.execute(
UNLOCK_SCRIPT,
Collections.singletonList(KEY_PREFIX + name),
ID_PREFIX + Thread.currentThread().getId());
}
}
}
Redisson
setnx实现的分布式锁存在的问题
什么是Redisson?
Redisson基于redis实现了一套分布式工具的集合
官网地址: https://redisson.org
GitHub地址: https://github.***/redisson/redisson
Redisson快速入门
一、引入依赖:
<dependency>
<groupId>org.redisson</groupId>
<artifactId>redisson</artifactId>
<version>3.11.1</version>
</dependency>
二、配置Redisson客户端
@Configuration
public class RedissonConfig {
@Bean
public RedissonClient redissonClient(){
// 配置
Config config = new Config();
config.useSingleServer().setAddress("redis://172.20.10.2:6379");
// 创建RedissonClient对象
return Redisson.create(config);
}
}
三、使用Redisson的分布式锁
@Override
public Result seckillVoucher(Long voucherId) {
SeckillVoucher voucher = seckillVoucherService.getById(voucherId);
if (voucher.getBeginTime().isAfter(LocalDateTime.now())) {
//尚未开始
return Result.fail("秒杀尚未开始!");
}
if (voucher.getEndTime().isBefore(LocalDateTime.now())) {
return Result.fail("秒杀已经结束!");
}
if (voucher.getStock() < 1) {
return Result.fail("库存不足!");
}
Long userId = UserHolder.getUser().getId();
RLock lock = redissonClient.getLock("lock:order:" + userId);
/**
* tryLock参数说明:
* long waitTime 超时等待时间 默认是-1,也就是不等待,获取不到就直接返回false
* long leaseTime 超时释放时间 默认是30s,如果该锁超过30s会自动释放
*/
boolean isLock = lock.tryLock();
if (!isLock) {
// 获取锁失败,返回错误或重试
return Result.fail("不允许重复下单!");
}
try {
//获取事务代理对象
IVoucherOrderService proxy = (IVoucherOrderService) AopContext.currentProxy();
return proxy.createVoucherOrder(voucherId);
} finally {
lock.unlock();
}
}
秒杀优化
异步秒杀思路
将原先逻辑的串行执行改为异步执行,也就是将判断用户有没有秒杀资格交给redis去做
,如果有那就把用户信息
和订单信息
保存到阻塞队列
中交给其他线程去执行
基于redis完成秒杀资格判断
redis数据结构的选择
判断库存是否充足:可以选用String结构,key是优惠卷的信息,value是库存的数量
判断一人一单:可以选用set结构,将下过单的用户保存到set集合当中
流程如下:
实现
1.新增秒杀优惠券的同时,将优惠券信息保存到Redis中
@Override
@Transactional
public void addSeckillVoucher(Voucher voucher) {
...
...
stringRedisTemplate.opsForValue().set(SECKILL_STOCK_KEY + voucher.getId(), voucher.getStock().toString());
}
2.基于Lua脚本,判断秒杀库存、一人一单,决定用户是否抢购成功
---
--- Generated by EmmyLua(https://github.***/EmmyLua)
--- Created by qiang.
--- DateTime: 2023/1/9 14:41
---
-- 1.参数列表
--判断库存是否充足需要去redis中去查,所以需要知道优惠卷id
-- 1.1优惠卷id
local voucherId = ARGV[1]
--判断一人一单需要知道用户id
-- 1.2用户id
local userId = ARGV[2]
-- 1.3.订单id
--local orderId = ARGV[3]
-- 2.数据库key
-- 2.1库存key
local stockKey = 'seckill:stock:' .. voucherId
-- 2.2订单key
local orderKey = 'seckill:order:' .. voucherId
-- 3.脚本业务
-- 3.1判断库存是否大于0 get stock
if (tonumber(redis.call('get', stockKey)) <= 0) then
-- 3.2.库存不足,返回1
return 1
end
-- 判断用户是否下单 SISMEMBER orderKey userId
--127.0.0.1:6379> sadd setCollection1 1 2 3
--(integer) 3
--127.0.0.1:6379> SISMEMBER setCollection1 2
--(integer) 1
--127.0.0.1:6379> SISMEMBER setCollection1 0
--(integer) 0
if (redis.call('SISMEMBER', orderKey, userId) == 1) then
--存在,说明是重复下单
return 2
end
-- 3.4扣库存 incrby stockKey - 1
redis.call('incrby', stockKey, -1)
-- 3.5下单
redis.call('sadd', orderKey, userId)
return 0
3.java代码如下
PS:秒杀卷必须已经被保存到redis当中
因为lua脚本在执行的时候会去redis中读取优惠卷的库存,不然会出现如下错误:
user_script:26: attempt to ***pare nil with number
@Service
public class VoucherOrderServiceImpl extends ServiceImpl<VoucherOrderMapper, VoucherOrder> implements IVoucherOrderService {
@Resource
private ISeckillVoucherService seckillVoucherService;
@Resource
private RedisIdWorker redisIdWorker;
@Resource
private RedissonClient redissonClient;
@Resource
private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;
//加载seckill.lua文件
private static final DefaultRedisScript<Long> SECKILL_SCRIPT;
static {
SECKILL_SCRIPT = new DefaultRedisScript<>();
SECKILL_SCRIPT.setLocation(new ClassPathResource("seckill.lua"));
SECKILL_SCRIPT.setResultType(Long.class);
}
@Override
public Result seckillVoucher(Long voucherId) {
/**
* 秒杀实现六
* 通过redis的lua脚本对秒杀进行优化
*/
Long userId = UserHolder.getUser().getId();
// 执行lua脚本
Long result = stringRedisTemplate.execute(
SECKILL_SCRIPT,
Collections.emptyList(),
voucherId.toString(), userId.toString()
);
// 判断结果是否为0
int r = result.intValue();
if (r != 0){
// 不为0,代表没有购买资格
return Result.fail(r == 1 ? "库存不足" : "不能重复下单");
}
// 为0,有购买资格,把下单信息保存到阻塞队列
long orderId = redisIdWorker.nextId("order");
// 返回订单id
return Result.ok(orderId);
}
}
基于阻塞队列实现异步下单
防止事务失效
事务的生效其实是Spring拿到当前对象的代理对象,这里如果直接调用(直接创建订单)就不是Spring的代理对象了事务就会失效,所以要获取当前对象的代理对象通过AopContext.currentProxy()
API去获取
@Slf4j
@Service
public class VoucherOrderServiceImpl extends ServiceImpl<VoucherOrderMapper, VoucherOrder> implements IVoucherOrderService {
@Resource
private ISeckillVoucherService seckillVoucherService;
@Resource
private RedisIdWorker redisIdWorker;
@Resource
private RedissonClient redissonClient;
@Resource
private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;
//加载seckill.lua文件
private static final DefaultRedisScript<Long> SECKILL_SCRIPT;
static {
SECKILL_SCRIPT = new DefaultRedisScript<>();
SECKILL_SCRIPT.setLocation(new ClassPathResource("seckill.lua"));
SECKILL_SCRIPT.setResultType(Long.class);
}
//阻塞队列
private BlockingQueue<VoucherOrder> orderTasks = new ArrayBlockingQueue<>(1024 * 1024);
//线程池
private static final ExecutorService SECKILL_ORDER_EXECUTOR = Executors.newSingleThreadExecutor();
//在类初始化之后就执行init方法
//init方法会去执行创建订单线程VoucherOrderHandler(新的线程,通过实现Runnable接口创建)
@PostConstruct
private void init(){
SECKILL_ORDER_EXECUTOR.submit(new VoucherOrderHandler());
}
//VoucherOrderHandler为线程任务
//该线程会去读阻塞队列中的订单信息,然后再去调用创建订单方法,完成异步下单
private class VoucherOrderHandler implements Runnable{
@Override
public void run() {
while (true){
try {
// 获取队列中的订单信息
VoucherOrder voucherOrder = orderTasks.take();
// 创建订单
handleVoucherOrder(voucherOrder);
} catch (Exception e) {
log.error("处理订单异常",e);
}
}
}
}
/**
* 异步创建订单
*/
private void handleVoucherOrder(VoucherOrder voucherOrder) {
//这里创建订单的线程不是主线程,所以不能从userHolder里获取用户,只能从订单对象中获取用户id
Long userId = voucherOrder.getUserId();
RLock lock = redissonClient.getLock("lock:order:" + userId);
/**
* tryLock参数说明:
* long waitTime 超时等待时间 默认是-1,也就是不等待,获取不到就直接返回false
* long leaseTime 超时释放时间 默认是30s,如果该锁超过30s会自动释放
*/
boolean isLock = lock.tryLock();
if (!isLock) {
//兜底方案,其实不用再去获取锁,因为在lua脚本中已经判断过一人一单
log.error("不允许重复下单!");
return;
}
try {
//获取事务代理对象
//这里不能通过AopContext.currentProxy()去获取代理对象,因为创建优惠卷订单(createVoucherOrder)是在主线程执行的
//而当前方法是新的线程执行的代码,我们必须用主线程才能防止创建优惠卷订单(createVoucherOrder)事务失效
proxy.createVoucherOrder(voucherOrder);
} finally {
lock.unlock();
}
}
IVoucherOrderService proxy;
@Override
public Result seckillVoucher(Long voucherId) {
/**
* 秒杀实现六
* 通过redis的lua脚本对秒杀进行优化
*/
Long userId = UserHolder.getUser().getId();
// 1.执行lua脚本
Long result = stringRedisTemplate.execute(
SECKILL_SCRIPT,
Collections.emptyList(),
voucherId.toString(), userId.toString()
);
// 2 判断结果是否为0
int r = result.intValue();
if (r != 0) {
// 2.1 不为0,代表没有购买资格
return Result.fail(r == 1 ? "库存不足" : "不能重复下单");
}
// 2.2 为0,有购买资格,把下单信息保存到阻塞队列
VoucherOrder voucherOrder = new VoucherOrder();
// 2.3 订单id
long orderId = redisIdWorker.nextId("order");
voucherOrder.setId(orderId);
// 2.4 用户id
voucherOrder.setUserId(userId);
// 2.5 代金劵id
voucherOrder.setVoucherId(voucherId);
// 2.6 放入阻塞队列
orderTasks.add(voucherOrder);
// 返回订单id
return Result.ok(orderId);
}
@Transactional
public void createVoucherOrder(VoucherOrder voucherOrder) {
Long userId = voucherOrder.getUserId();
int count = query().eq("user_id", userId).eq("voucher_id", voucherOrder).count();
if (count > 0) {
log.error("您已经购买过一次了!");
return;
}
boolean su***ess = seckillVoucherService.update()
.setSql("stock = stock - 1")
.eq("voucher_id", voucherOrder.getVoucherId()).gt("stock", 0)
.update();
if (!su***ess) {
log.error("库存不足!");
return;
}
save(voucherOrder);
}
}
总结
- 新增秒杀优惠券的同时,将优惠券信息保存到Redis中
- 基于Lua脚本,判断秒杀库存、一人一单,决定用户是否抢购成功
- 如果抢购成功,将优惠券id和用户id封装后存入阻塞队列
IVoucherOrderService proxy;
@Override
public Result seckillVoucher(Long voucherId) {
/**
* 秒杀实现六
* 通过redis的lua脚本对秒杀进行优化
*/
Long userId = UserHolder.getUser().getId();
// 1.执行lua脚本
Long result = stringRedisTemplate.execute(
SECKILL_SCRIPT,
Collections.emptyList(),
voucherId.toString(), userId.toString()
);
// 2 判断结果是否为0
int r = result.intValue();
if (r != 0) {
// 2.1 不为0,代表没有购买资格
return Result.fail(r == 1 ? "库存不足" : "不能重复下单");
}
// 2.2 为0,有购买资格,把下单信息保存到阻塞队列
VoucherOrder voucherOrder = new VoucherOrder();
// 2.3 订单id
long orderId = redisIdWorker.nextId("order");
voucherOrder.setId(orderId);
// 2.4 用户id
voucherOrder.setUserId(userId);
// 2.5 代金劵id
voucherOrder.setVoucherId(voucherId);
// 2.6 放入阻塞队列
orderTasks.add(voucherOrder);
// 返回订单id
return Result.ok(orderId);
}
- 开启线程任务,不断从阻塞队列中获取信息,实现异步下单功能
//加载seckill.lua文件
private static final DefaultRedisScript<Long> SECKILL_SCRIPT;
static {
SECKILL_SCRIPT = new DefaultRedisScript<>();
SECKILL_SCRIPT.setLocation(new ClassPathResource("seckill.lua"));
SECKILL_SCRIPT.setResultType(Long.class);
}
//阻塞队列
private BlockingQueue<VoucherOrder> orderTasks = new ArrayBlockingQueue<>(1024 * 1024);
//线程池
private static final ExecutorService SECKILL_ORDER_EXECUTOR = Executors.newSingleThreadExecutor();
//在类初始化之后就执行init方法
//init方法会去执行创建订单线程VoucherOrderHandler(新的线程,通过实现Runnable接口创建)
@PostConstruct
private void init(){
SECKILL_ORDER_EXECUTOR.submit(new VoucherOrderHandler());
}
//VoucherOrderHandler为线程任务
//该线程会去读阻塞队列中的订单信息,然后再去调用创建订单方法,完成异步下单
private class VoucherOrderHandler implements Runnable{
@Override
public void run() {
while (true){
try {
// 获取队列中的订单信息
VoucherOrder voucherOrder = orderTasks.take();
// 创建订单
handleVoucherOrder(voucherOrder);
} catch (Exception e) {
log.error("处理订单异常",e);
}
}
}
}
/**
* 异步创建订单
*/
private void handleVoucherOrder(VoucherOrder voucherOrder) {
//这里创建订单的线程不是主线程,所以不能从userHolder里获取用户,只能从订单对象中获取用户id
Long userId = voucherOrder.getUserId();
RLock lock = redissonClient.getLock("lock:order:" + userId);
/**
* tryLock参数说明:
* long waitTime 超时等待时间 默认是-1,也就是不等待,获取不到就直接返回false
* long leaseTime 超时释放时间 默认是30s,如果该锁超过30s会自动释放
*/
boolean isLock = lock.tryLock();
if (!isLock) {
//兜底方案,其实不用再去获取锁,因为在lua脚本中已经判断过一人一单
log.error("不允许重复下单!");
return;
}
try {
//获取事务代理对象
//这里不能通过AopContext.currentProxy()去获取代理对象,因为创建优惠卷订单(createVoucherOrder)是在主线程执行的
//而当前方法是新的线程执行的代码,我们必须用主线程才能防止创建优惠卷订单(createVoucherOrder)事务失效
proxy.createVoucherOrder(voucherOrder);
} finally {
lock.unlock();
}
}
Redis消息队列
把订单信息放到阻塞队列的缺点是什么?
- 无法持久化
- 受JVM内存大小影响
那为什么消息队列能解决这些问题?
- 消息队列属于JVM以外的独立服务,不受JVM内存的限制
- 消息队列里的消息可以持久化,并且消息队列会保证消息至少被消费一次
现在有哪些消息队列可以用呢?
Kafka、RabbitMQ、RocketMQ…
但是我们都不用这些,因为我们项目规模比较小,我们用reids去实现消息队列就可以胜任
Redis提供了三种不同的方式来实现消息队列:
- list结构:基于List结构模拟消息队列
- PubSub:基本的点对点消息模型
- Stream:比较完善的消息队列模型
基于List实现消息队列
# lpush命令在l1队列中放入两个元素
127.0.0.1:6379> LPUSH l1 element1 element2
(integer) 2
# brpop命令在l1队列右侧取出第一个元素,等待时间20s
127.0.0.1:6379> BRPOP l1 20
1) "l1"
2) "element1"
# brpop命令在l1队列右侧取出第二个元素,等待时间20s
127.0.0.1:6379> BRPOP l1 20
1) "l1"
2) "element2"
# brpop命令在l1队列右侧取出第三个元素,等待时间20s,元素被取完,命令处于阻塞状态
127.0.0.1:6379> BRPOP l1 20
基于List的消息队列有哪些优缺点?
优点:
- 利用Redis存储,不受限于JVM内存上限
- 基于Redis的持久化机制,数据安全性有保证
- 可以满足消息有序性
缺点:
- 无法避免消息丢失
- 只支持单消费者
PubSub实现消息队列
# 向频道发送消息
127.0.0.1:6379> PUBLISH order.q1 hello
(integer) 2
127.0.0.1:6379> PUBLISH order.q2 hello
(integer) 1
# 订阅一个或多个频道
127.0.0.1:6379> SUBSCRIBE order.q1
Reading messages... (press Ctrl-C to quit)
1) "subscribe"
2) "order.q1"
3) (integer) 1
1) "message"
2) "order.q1"
3) "hello"
# 订阅与pattern格式匹配的所有频道
127.0.0.1:6379> PSUBSCRIBE order.*
Reading messages... (press Ctrl-C to quit)
1) "psubscribe"
2) "order.*"
3) (integer) 1
1) "pmessage"
2) "order.*"
3) "order.q1"
4) "hello"
1) "pmessage"
2) "order.*"
3) "order.q2"
4) "hello"
基于PubSub的消息队列有哪些优缺点
优点:
- 采用发布订阅模型,支持多生产、多消费
缺点:
- 不支持数据持久化(向频道发送消息如果没人接受,那么消息会被直接丢掉)
- 无法避免消息丢失
- 消息堆积有上限,超出时数据丢失
Stream消息队列
单消费模式
Stream 是 Redis 5.0 引入的一种新数据类型,可以实现一个功能非常完善的消息队列。
发送消息
读取消息的方式之一:XREAD
如果不指定阻塞时长
测试
# 写消息
127.0.0.1:6379> XADD users * name zs age 12
"1673337915109-0"
# 读消息
127.0.0.1:6379> XREAD count 1 streams user 0
(nil)
127.0.0.1:6379> XREAD count 1 streams users 0
1) 1) "users"
2) 1) 1) "1673337915109-0"
2) 1) "name"
2) "zs"
3) "age"
4) "12"
# 消息可重复读
127.0.0.1:6379> XREAD count 1 streams users 0
1) 1) "users"
2) 1) 1) "1673337915109-0"
2) 1) "name"
2) "zs"
3) "age"
4) "12"
# 再次发送消息
127.0.0.1:6379> XADD users * name ls age 21
"1673338159927-0"
# 阻塞等待消息
127.0.0.1:6379> XREAD COUNT 1 BLOCK 0 STREAMS users $
1) 1) "users"
2) 1) 1) "1673338159927-0"
2) 1) "name"
2) "ls"
3) "age"
4) "21"
(13.00s)
消息漏读情况
当我们指定起始ID为$时,代表读取最新的消息,如果我们处理一条消息的过程中,又有超过1条以上的消息到达队列,则下次获取时也只能获取到最新的一条,会出现漏读消息的问题
消费组模式
创建消费者组
从消费者组读取消息
测试
创建消费者组
127.0.0.1:6379> XGROUP create s1 g1 0
OK
读取消费者组
127.0.0.1:6379> XREADGROUP group g1 c1 count 1 block 2000 streams s1 >
1) 1) "s1"
2) 1) 1) "1673336869091-0"
2) 1) "k1"
2) "v1"
在s1队列中添加多条消息
127.0.0.1:6379> XADD s1 * k2 v2
"1673354707296-0"
127.0.0.1:6379> XADD s1 * k3 v3
"1673354711159-0"
读取消费者组中的数据
- 通过
>
号获取没有被确认的消息
127.0.0.1:6379> XREADGROUP group g1 c1 count 1 block 2000 streams s1 >
1) 1) "s1"
2) 1) 1) "1673354707296-0"
2) 1) "k2"
2) "v2"
读取消费者组中的数据
- 通过
>
号获取没有被确认的消息
127.0.0.1:6379> XREADGROUP group g1 c1 count 1 block 2000 streams s1 >
1) 1) "s1"
2) 1) 1) "1673354711159-0"
2) 1) "k3"
2) "v3"
查看消息队列中那一条消息没有被处理
-
-
,+
号代表id范围,表示所有id - 10代表获取消息的数量
127.0.0.1:6379> XPENDING s1 g1 - + 10
1) 1) "1673336869091-0"
2) "c1"
3) (integer) 1113736
4) (integer) 1
读取pending-list
中没有被确认的消息
-
0
,代表读取pending-list
中第一条没有被确认的消息
127.0.0.1:6379> XREADGROUP group g1 c1 count 1 block 2000 streams s1 0
1) 1) "s1"
2) 1) 1) "1673336869091-0"
2) 1) "k1"
2) "v1"
确认消息
127.0.0.1:6379> XACK s1 g1 1673336869091-0
(integer) 1
再次查看pending-list中没有被处理的消息
127.0.0.1:6379> XREADGROUP group g1 c1 count 1 block 2000 streams s1 0
1) 1) "s1"
2) (empty array)
impl
stream消息队列业务流程处理思路:
- 1.初始化stream消息队列,如果没有的话就去创建一个,如果stream存在,判断group(消费者组)是否存在
- 2.加载seckill.lua脚本,去做秒杀资格和一人一单判断,最后把订单相关信息保存到redis的消息队列中
- 3.开始读取stream消息队列中的消息,然后进行解析,从而获得订单信息进而把订单信息异步保存到数据库中
- 4.进行消息队列的确认
- 5.如果遇见没有处理的消息,会被捕捉异常进入handlePendingList方法,重新去pending-list中获取未处理的第一条消息,同样会在数据库中被保存
/**
* @author qiang
* @since 2022-12-27
*/
@Slf4j
@Service
public class VoucherOrderServiceImpl extends ServiceImpl<VoucherOrderMapper, VoucherOrder> implements IVoucherOrderService {
@Resource
private ISeckillVoucherService seckillVoucherService;
@Resource
private RedisIdWorker redisIdWorker;
@Resource
private RedissonClient redissonClient;
@Resource
private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;
//加载seckill.lua文件
private static final DefaultRedisScript<Long> SECKILL_SCRIPT;
static {
SECKILL_SCRIPT = new DefaultRedisScript<>();
SECKILL_SCRIPT.setLocation(new ClassPathResource("seckill.lua"));
SECKILL_SCRIPT.setResultType(Long.class);
}
//线程池
private static final ExecutorService SECKILL_ORDER_EXECUTOR = Executors.newSingleThreadExecutor();
//在类初始化之后就执行init方法
//init方法会去执行创建订单线程VoucherOrderHandler(新的线程,通过实现Runnable接口创建)
@PostConstruct
private void init() {
SECKILL_ORDER_EXECUTOR.submit(new VoucherOrderHandler());
}
//VoucherOrderHandler为线程任务
//该线程会去读消息队列中的订单信息,然后再去调用创建订单方法,完成异步下单
private class VoucherOrderHandler implements Runnable {
private final String queueName = "stream.orders";
@Override
public void run() {
while (true) {
try {
// 0.初始化stream
initStream();
// 1.获取消息队列中的订单信息 XREADGROUP GROUP g1 c1 COUNT 1 BLOCK 2000 STREAMS s1 >
List<MapRecord<String, Object, Object>> list = stringRedisTemplate.opsForStream().read(
Consumer.from("g1", "c1"),
StreamReadOptions.empty().count(1).block(Duration.ofSeconds(2)),
StreamOffset.create(queueName, ReadOffset.lastConsumed())
);
// 2.判断订单信息是否为空
if (list == null || list.isEmpty()) {
// 如果为null,说明没有消息,继续下一次循环
continue;
}
// 解析数据
MapRecord<String, Object, Object> record = list.get(0);
Map<Object, Object> value = record.getValue();
VoucherOrder voucherOrder = BeanUtil.fillBeanWithMap(value, new VoucherOrder(), true);
// 3.创建订单
handleVoucherOrder(voucherOrder);
// 4.确认消息 XACK stream.orders g1 id
stringRedisTemplate.opsForStream().acknowledge(queueName, "g1", record.getId());
} catch (Exception e) {
log.error("处理订单异常", e);
handlePendingList();
}
}
}
public void initStream() {
Boolean exists = stringRedisTemplate.hasKey(queueName);
if (BooleanUtil.isFalse(exists)) {
log.info("stream不存在,开始创建stream");
// 不存在,需要创建
stringRedisTemplate.opsForStream().createGroup(queueName, ReadOffset.latest(), "g1");
log.info("stream和group创建完毕");
return;
}
// stream存在,判断group是否存在
StreamInfo.XInfoGroups groups = stringRedisTemplate.opsForStream().groups(queueName);
if (groups.isEmpty()) {
log.info("group不存在,开始创建group");
// group不存在,创建group
stringRedisTemplate.opsForStream().createGroup(queueName, ReadOffset.latest(), "g1");
log.info("group创建完毕");
}
}
private void handlePendingList() {
while (true) {
try {
// 1.获取消息队列中的订单信息 XREADGROUP GROUP g1 c1 COUNT 1 STREAMS s1 0
List<MapRecord<String, Object, Object>> list = stringRedisTemplate.opsForStream().read(
Consumer.from("g1", "c1"),
StreamReadOptions.empty().count(1),
StreamOffset.create(queueName, ReadOffset.from("0"))
);
// 2.判断订单信息是否为空
if (list == null || list.isEmpty()) {
// 如果为null,说明没有消息,继续下一次循环
break;
}
// 解析数据
MapRecord<String, Object, Object> record = list.get(0);
Map<Object, Object> value = record.getValue();
VoucherOrder voucherOrder = BeanUtil.fillBeanWithMap(value, new VoucherOrder(), true);
// 3.创建订单
handleVoucherOrder(voucherOrder);
// 4.确认消息 XACK stream.orders g1 id
stringRedisTemplate.opsForStream().acknowledge(queueName, "g1", record.getId());
} catch (Exception e) {
log.error("处理订单异常", e);
}
}
}
}
/**
* 异步创建订单
*/
private void handleVoucherOrder(VoucherOrder voucherOrder) {
//这里创建订单的线程不是主线程,所以不能从userHolder里获取用户,只能从订单对象中获取用户id
Long userId = voucherOrder.getUserId();
RLock lock = redissonClient.getLock("lock:order:" + userId);
/**
* tryLock参数说明:
* long waitTime 超时等待时间 默认是-1,也就是不等待,获取不到就直接返回false
* long leaseTime 超时释放时间 默认是30s,如果该锁超过30s会自动释放
*/
boolean isLock = lock.tryLock();
if (!isLock) {
//兜底方案,其实不用再去获取锁,因为在lua脚本中已经判断过一人一单
log.error("不允许重复下单!");
return;
}
try {
//获取事务代理对象
//这里不能通过AopContext.currentProxy()去获取代理对象,因为创建优惠卷订单(createVoucherOrder)是在主线程执行的
//而当前方法是新的线程执行的代码,我们必须用主线程才能防止创建优惠卷订单(createVoucherOrder)事务失效
proxy.createVoucherOrder(voucherOrder);
} finally {
lock.unlock();
}
}
//通过主线程获取代理对象
private IVoucherOrderService proxy;
@Override
public Result seckillVoucher(Long voucherId) {
/**
* 秒杀实现七:
* 使用redis提供的Stream消息队列优化秒杀
*/
Long userId = UserHolder.getUser().getId();
//获取订单id
long orderId = redisIdWorker.nextId("order");
// 1.执行lua脚本
Long result = stringRedisTemplate.execute(
SECKILL_SCRIPT,
Collections.emptyList(),
voucherId.toString(), userId.toString(), String.valueOf(orderId)
);
// 2 判断结果是否为0
int r = result.intValue();
if (r != 0) {
// 2.1 不为0,代表没有购买资格
return Result.fail(r == 1 ? "库存不足" : "不能重复下单");
}
proxy = (IVoucherOrderService) AopContext.currentProxy();
// 返回订单id
return Result.ok(orderId);
}
@Transactional
public void createVoucherOrder(VoucherOrder voucherOrder) {
Long userId = voucherOrder.getUserId();
int count = query().eq("user_id", userId).eq("voucher_id", voucherOrder).count();
if (count > 0) {
log.error("您已经购买过一次了!");
return;
}
boolean su***ess = seckillVoucherService.update()
.setSql("stock = stock - 1")
.eq("voucher_id", voucherOrder.getVoucherId()).gt("stock", 0)
.update();
if (!su***ess) {
log.error("库存不足!");
return;
}
save(voucherOrder);
}
}
lua脚本
---
--- Generated by EmmyLua(https://github.***/EmmyLua)
--- Created by qiang.
--- DateTime: 2023/1/9 14:41
---
-- 1.参数列表
--判断库存是否充足需要去redis中去查,所以需要知道优惠卷id
-- 1.1优惠卷id
local voucherId = ARGV[1]
--判断一人一单需要知道用户id
-- 1.2用户id
local userId = ARGV[2]
-- 1.3.订单id
local orderId = ARGV[3]
-- 2.数据库key
-- 2.1库存key
local stockKey = 'seckill:stock:' .. voucherId
-- 2.2订单key
local orderKey = 'seckill:order:' .. voucherId
-- 3.脚本业务
-- 3.1判断库存是否大于0 get stock
if (tonumber(redis.call('get', stockKey)) <= 0) then
-- 3.2.库存不足,返回1
return 1
end
-- 判断用户是否下单 SISMEMBER orderKey userId
--127.0.0.1:6379> sadd setCollection1 1 2 3
--(integer) 3
--127.0.0.1:6379> SISMEMBER setCollection1 2
--(integer) 1
--127.0.0.1:6379> SISMEMBER setCollection1 0
--(integer) 0
if (redis.call('SISMEMBER', orderKey, userId) == 1) then
--存在,说明是重复下单
return 2
end
-- 3.4扣库存 incrby stockKey - 1
redis.call('incrby', stockKey, -1)
-- 3.5下单
redis.call('sadd', orderKey, userId)
-- 3.6发送消息到队列中,XADD stream.orders * k1 v1 k2 v2 ...
-- *代表消息的id自动生成,orderId的key为id是因为订单实体类中订单id的字段属性为id
redis.call('xadd', 'stream.orders', '*', 'userId', userId, 'voucherId', voucherId, 'id', orderId)
return 0
总结
STREAM类型消息队列的XREADGROUP命令特点:
- 消息可回溯
- 可以多消费者争抢消息,加快消费速度
- 可以阻塞读取
- 没有消息漏读的风险
- 有消息确认机制,保证消息至少被消费一次
总结
STREAM类型消息队列的XREADGROUP命令特点:
- 消息可回溯
- 可以多消费者争抢消息,加快消费速度
- 可以阻塞读取
- 没有消息漏读的风险
- 有消息确认机制,保证消息至少被消费一次