Spring Boot + Redis:抗住 10w 人,秒殺搶單!

作者:神牛003
來源:www.cnblogs.com/wangrudong003/p/10627539.html

本篇內容主要講解的是redis分佈式鎖,這個在各大廠面試幾乎都是必備的,下面結合模擬搶單的場景來使用她;本篇不涉及到的redis環境搭建,快速搭建個人測試環境,這裏建議使用docker;本篇內容節點如下:

Jedis的nx生成鎖

  • 如何刪除鎖
  • 模擬搶單動作(10w個人開搶)
  • jedis的nx生成鎖

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

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

Spring Boot 基礎就不介紹了,推薦下這個實戰教程: https://github.com/javastacks/spring-boot-best-practice

對於分佈式鎖的生成通常需要注意如下幾個方面:

創建鎖的策略: redis的普通key一般都允許覆蓋,A用戶set某個key後,B在set相同的key時同樣能成功,如果是鎖場景,那就無法知道到底是哪個用戶set成功的;這裏jedis的setnx方式爲我們解決了這個問題,簡單原理是:當A用戶先set成功了,那B用戶set的時候就返回失敗,滿足了某個時間點只允許一個用戶拿到鎖。

鎖過期時間: 某個搶購場景時候,如果沒有過期的概念,當A用戶生成了鎖,但是後面的流程被阻塞了一直無法釋放鎖,那其他用戶此時獲取鎖就會一直失敗,無法完成搶購的活動;當然正常情況一般都不會阻塞,A用戶流程會正常釋放鎖;過期時間只是爲了更有保障。

下面來上段setnx操作的代碼:

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;
    }

這裏注意點在於jedis的set方法,其參數的說明如:

  • NX:是否存在key,存在就不set成功
  • PX:key過期時間單位設置爲毫秒(EX:單位秒)

setnx如果失敗直接封裝返回false即可,下面我們通過一個get方式的api來調用下這個setnx方法:

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

訪問如下測試url,正常來說第一次返回了true,第二次返回了false,由於第二次請求的時候redis的key已存在,所以無法set成功

由上圖能夠看到只有一次set成功,並key具有一個有效時間,此時已到達了分佈式鎖的條件。

如何刪除鎖

上面是創建鎖,同樣的具有有效時間,但是我們不能完全依賴這個有效時間,場景如:有效時間設置1分鐘,本身用戶A獲取鎖後,沒遇到什麼特殊情況正常生成了搶購訂單後,此時其他用戶應該能正常下單了纔對,但是由於有個1分鐘後鎖才能自動釋放,那其他用戶在這1分鐘無法正常下單(因爲鎖還是A用戶的),因此我們需要A用戶操作完後,主動去解鎖:

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;
    }

這裏也使用了jedis方式,直接執行lua腳本:根據val判斷其是否存在,如果存在就del;

其實個人認爲通過jedis的get方式獲取val後,然後再比較value是否是當前持有鎖的用戶,如果是那最後再刪除,效果其實相當;只不過直接通過eval執行腳本,這樣避免多一次操作了redis而已,縮短了原子操作的間隔。(如有不同見解請留言探討);同樣這裏創建個get方式的api來測試:

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

注意的是delnx時,需要傳遞創建鎖時的value,因爲通過et的value與delnx的value來判斷是否是持有鎖的操作請求,只有value一樣才允許del;

模擬搶單動作(10w個人開搶)

有了上面對分佈式鎖的粗略基礎,我們模擬下10w人搶單的場景,其實就是一個併發操作請求而已,由於環境有限,只能如此測試;如下初始化10w個用戶,並初始化庫存,商品等信息,如下代碼:

//總庫存
    private long nKuCuen = 0;
    //商品key名字
    private String shangpingKey = "computer_key";
    //獲取鎖的超時時間 秒
    private int timeout = 30 * 1000;

    @GetMapping("/qiangdan")
    public List<String> qiangdan() {

        //搶到商品的用戶
        List<String> shopUsers = new ArrayList<>();

        //構造很多用戶
        List<String> users = new ArrayList<>();
        IntStream.range(0, 100000).parallel().forEach(b -> {
            users.add("神牛-" + b);
        });

        //初始化庫存
        nKuCuen = 10;

        //模擬開搶
        users.parallelStream().forEach(b -> {
            String shopUser = qiang(b);
            if (!StringUtils.isEmpty(shopUser)) {
                shopUsers.add(shopUser);
            }
        });

        return shopUsers;
    }

有了上面10w個不同用戶,我們設定商品只有10個庫存,然後通過並行流的方式來模擬搶購,如下搶購的實現:

/**
     * 模擬搶單動作
     *
     * @param b
     * @return
     */
    private String qiang(String b) {
        //用戶開搶時間
        long startTime = System.currentTimeMillis();

        //未搶到的情況下,30秒內繼續獲取鎖
        while ((startTime + timeout) >= System.currentTimeMillis()) {
            //商品是否剩餘
            if (nKuCuen <= 0) {
                break;
            }
            if (jedisCom.setnx(shangpingKey, b)) {
                //用戶b拿到鎖
                logger.info("用戶{}拿到鎖...", b);
                try {
                    //商品是否剩餘
                    if (nKuCuen <= 0) {
                        break;
                    }

                    //模擬生成訂單耗時操作,方便查看:神牛-50 多次獲取鎖記錄
                    try {
                        TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }

                    //搶購成功,商品遞減,記錄用戶
                    nKuCuen -= 1;

                    //搶單成功跳出
                    logger.info("用戶{}搶單成功跳出...所剩庫存:{}", b, nKuCuen);

                    return b + "搶單成功,所剩庫存:" + nKuCuen;
                } finally {
                    logger.info("用戶{}釋放鎖...", b);
                    //釋放鎖
                    jedisCom.delnx(shangpingKey, b);
                }
            } else {
                //用戶b沒拿到鎖,在超時範圍內繼續請求鎖,不需要處理
//                if (b.equals("神牛-50") || b.equals("神牛-69")) {
//                    logger.info("用戶{}等待獲取鎖...", b);
//                }
            }
        }
        return "";
    }

這裏實現的邏輯是:

1、parallelStream():並行流模擬多用戶搶購

2、(startTime + timeout) >= System.currentTimeMillis():判斷未搶成功的用戶,timeout秒內繼續獲取鎖

3、獲取鎖前和後都判斷庫存是否還足夠

4、jedisCom.setnx(shangpingKey, b):用戶獲取搶購鎖

5、獲取鎖後並下單成功,最後釋放鎖:jedisCom.delnx(shangpingKey, b)

再來看下記錄的日誌結果:

最終返回搶購成功的用戶:

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