Springboot实战——黑马点评之互斥锁

Springboot黑马点评(3)——优惠券秒杀

【还剩Redisson的最后两节没测试 后续补上】
另外,后期单独整理一份关于分布式锁笔记

1 优惠券秒杀实现

1.1 用户-优惠券订单设计

1.1.1 全局ID生成器

使用数据库自增ID作为订单ID存在问题

1.1.2 考虑全局唯一ID生成逻辑


  • 时间戳(Long类型 31bit):采取将当前时间与标定时间(自设定一个历史时间)相减,将其秒数相减,采用纪元秒数方法(不可时间节点之间直接相减)
    long timeInSeconds = localDateTime.toEpochSecond(ZoneOffset.UTC);

当我们把本地日期时间localDateTime如2019-11-15T13:15:30转换为纪元秒时,那么结果将是1970-01-01T00:00:00Z到2019-11-15T13:15:30的时间差距,单位为秒,这也是我们平时说的时间戳

  • 序列号(直接调用StringRedisTemplate中针对value值的自增长 即opsValueFor().increment())
    对于该部分id的生成,对应的key需要特殊考虑:
    1)考虑到不同业务对应的下单序列值 要拼接keyPrefix作为业务区分
    2)考虑到使用相同key对该业务的id无限制地自增,将超出Redis中对于键值的最大数量限制,且不同时间批次下单的用户没有区分度,会造成冗余,使用用户下单的当天日期作为key拼接进去,便于统计当日下单订单数
  • 拼接得到总id
    总id值 = 时间戳值左移32位(空余出序列号的位数)再和序列号作 “或” 运算

1.2 简单的秒杀券下单逻辑

数据库表中维护普通优惠券voucher以及秒杀优惠券killVoucher,秒杀优惠券除了具备普通优惠券的一般属性外,还具备库存、秒杀开始时间、秒杀结束时间。

1.2.1 用户下单秒杀券的逻辑:

(秒杀的前提是查验该用户是否登录状态,通用拦截器首先在该接口的最前端取到请求头的用户信息,添加到该请求对应的threadlocal中,统一刷新所有请求登录用户/非登录用户的ttl,再经过前置登录拦截器查验threadlocal中用户是否为空即验证某些必须登录才能访问的接口)

鉴权后,接口首先检查当前时间是否在秒杀时间段内,其次检查该秒杀券的库存是否为0,两层逻辑检查完之后,即可扣减该秒杀券的库存-1
创建用户-秒杀券的订单记录

1.2.2 超卖问题



聚合报告显示并没有让100个线程生成100个订单,即成功率100/200

多线程并发安全问题

1.2.3 超卖问题的解决方案

  1. 乐观锁:


    【乐观锁存在的弊端】

    乐观锁容易在短时间内阻碍多线程争取足够库存 导致成功率极低
    所以 改变约束条件:stock>0 提高并发的成功率


(还有分段加锁方案)

1.3 一人一单逻辑实现

在建立订单时查询该用户id和该优惠券id的订单是否存在,需要保证相同优惠券 一人只能下一单,如果存在则扣除库存失败且不建立该订单。
但是该逻辑存在线程并发的问题,当同一用户的多线程并发访问时,将同时查询到订单不存在而创建新的订单,还是会存在一人多单。

1.3.1 解决一人多单问题

  1. 单机模式下解决方法:悲观锁
    (因为该业务是在查询数据而非修改数据,无法作类似乐观锁似的修改检查)


    由于Transaction注解(事务注解)要处理的表单数据处理是在该代码块结束的时候提交事务,所以要保证加锁在提交事务之后释放锁,保证该事务处理已完成。(难点)

  2. 集群模式下解决方法:分布式锁
    但synchronized()互斥锁 在多实例分布式部署到多台机器上 形成负载均衡的集群时存在问题
    模拟多机部署环境


    调用nginx(8080)ip来访问模拟集群,在nginx端下同一用户请求该集群,由于负载均衡,请求会在集群中平均传到各个服务实例上,然而互斥锁只在同一实例中生效


    (1) 集群模式下采用synchronized()存在的问题
    不加锁的正常查询创建订单逻辑:

    加锁后

    加锁存在于集群模式中:


    (2) 考虑使用“分布式”锁

    引出“分布式锁”:在分布式系统或者集群模式下,多线程可见且互斥的锁

    (3) Redis实现“互斥”锁
    对于Redis实现互斥锁的问题,如果系统中的某个机器或微服务宕机了,其申请的setnx键值对将持续保留在系统中(即 持续加锁中),其他服务无法实现请求,将出现死锁的局面。

    实现Redis分布式锁初级版本



    初级版本存在的问题:


    改造分布式锁初级版本
    之前用的是 线程id(自动递增)
    集群模式下 每个jvm都维护一列递增的线程id 容易存在重复的线程标识
    因此 借助UUID+线程ID来避免重复


    模拟当其一任务未结束的线程的key过期时,该并发任务解锁,其他线程获得锁之后,该任务尝试解锁时,核对了键值对中包含的线程信息,发现与自己的线程标识并不匹配,避免了误删其他线程锁的情况

    判断完 释放前阻塞

    Redis的事务和mysql的事务Transaction不同:
    编写lua脚本



    基于Redis实现的弊端

  3. 可重入锁
    在Redis实现基础上的改造方法:
    改变之前字符串存储的方式,value存入类型改为HashMap,用来存储该线程方法嵌套加锁放锁时,每一层嵌套作各自的标记。
    每一层嵌套加锁时,判断该key是否存在,进一步判断key内部存储的线程标识是否嵌套调用该方法的线程标识,修改其嵌套加锁标记+1
    每一层嵌套放锁时,判断该key存储的线程标识是否嵌套调用该方法的线程标识,修改其嵌套加锁标记-1,若修改结果为0则意味着该嵌套是最后一层,放锁即结束线程所有的任务,这时便可删除该键值了。