淘东电商项目（74） -秒杀系统（库存超卖解决方案）

引言

本文代码已提交至Github（版本号：4a1e952df7a06cb764166262b02c8c23962e6084），有兴趣的同学可以下载来看看：https://github.com/ylw-github/taodong-shop

在上一篇博客《淘东电商项目（73） -秒杀系统（前端优化)》主要讲解了秒杀系统的前端优化，本文开始讲解后端的秒杀系统设计。

本文目录结构：
l____引言
l____ 1.什么是库存超卖？
l____ 2.库存超卖的解决方案
l________ 2.1 解决方案
l________ 2.2 数据库表设计
l________ 2.3 使用DB行锁（悲观锁）
l________ 2.4 使用version控制（乐观锁）
l____ 3. 测试
l________ 3.1 测试悲观锁
l________ 3.2 测试乐观锁

1.什么是库存超卖？

在秒杀系统中，同一时刻大量的用户会并发访问秒杀接口，此时数据库会相应的减少库存，举个例子：

比如一件商品有100件，此时有10万个用户同时访问秒杀接口，当数据库还剩一件商品时，A用户和B用户同时进入接口，操作数据库，都做扣减库存操作（set sum=sum-1），由于数据库的行锁机制，A用户先获取到行锁，所以A用户获取后，库存应该为0（即当前库存-1）。A用户操作完后，释放行锁，B用户进行操作，库存变为-1（即当前库存-1），这很明显是不符合需求的，那该如何解决呢？下面来讲解。

2.库存超卖的解决方案

2.1 解决方案

为了应对库存超卖的问题，有两种解决方案：

• 使用DB行锁，也就是悲观锁（WHERE控制）。
• 使用version控制，也就是乐观锁（CAS无锁机制）。

2.2 数据库表设计

讲解代码前，先看看秒杀系统数据库的表设计：

①订单表：

CREATE TABLE `order` (
  `seckill_id` bigint(20) NOT NULL COMMENT '秒杀商品id',
  `user_phone` bigint(20) NOT NULL COMMENT '用户手机号',
  `state` tinyint(4) NOT NULL DEFAULT '-1' COMMENT '状态标示:-1:无效 0:成功 1:已付款 2:已发货',
  `create_time` datetime NOT NULL COMMENT '创建时间',
  KEY `idx_create_time` (`create_time`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT='秒杀成功明细表';

②秒杀库存表：

CREATE TABLE `seckill` (
  `seckill_id` bigint(20) NOT NULL COMMENT '商品库存id',
  `name` varchar(120) NOT NULL COMMENT '商品名称',
  `inventory` int(11) NOT NULL COMMENT '库存数量',
  `start_time` datetime NOT NULL COMMENT '秒杀开启时间',
  `end_time` datetime NOT NULL COMMENT '秒杀结束时间',
  `create_time` datetime NOT NULL COMMENT '创建时间',
  `version` bigint(20) NOT NULL DEFAULT '0' COMMENT '乐观锁',
  PRIMARY KEY (`seckill_id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT='秒杀库存表';

2.3 使用DB行锁（悲观锁）

首先看看秒杀接口的代码逻辑：

@Transactional
public BaseResponse<JSONObject> spike(String phone, Long seckillId) {
	
	// TODO 1.参数验证

	// TODO 2.用户频率限制 setnx 如果key存在话

	// TODO 3.修改数据库对应的库存 1万中只有100个抢购成功 提前生成好100个token 谁能够抢购成功toen放入到mq中实现异步修改库存
	
	// TODO 4.添加秒杀成功订单 基于MQ实现异步形式
	
}

库存超卖逻辑在第3个步骤，下面直接贴出Mybatis SQL语句：

update
	seckill 
set 
	inventory=inventory-1 
where  
	seckill_id=#{seckillId} and inventory>0;

上面的语句主要是由where来控制，在inventory（库存数量）大于0的情况下，才允许修改库存减一。

缺点：由于DB里面使用的是行锁，所以效率比较低，要等一个更新操作完才能进行下一个更新操作，在用户并发量高的情况下，效率非常慢。

解决方案：使用version控制，即乐观锁，下面讲解。

2.4 使用version控制（乐观锁）

注意：乐观锁CAS无锁机制主要的两个变量：“预期值"和"结果值”。

下面看看使用乐观锁之后的MyBatis SQL语句：

①首先获取当前乐观锁的version版本号：

SELECT 
	seckill_id AS seckillId,name as name,inventory as inventory,start_time as startTime,end_time as endTime,create_time as createTime,version as version 
from 
	seckill 
where 
	seckill_id=#{seckillId}

②然后传入查询的乐观锁的version版本号，并更新库存：

update 
	seckill 
set 
	inventory=inventory-1, version=version+1 
where  
	seckill_id=#{seckillId} and inventory>0  and version=#{version} ;

优点：效率高同时也防止库存超卖。

3. 测试

首先数据库模拟插入一条数据：

INSERT INTO `seckill`(`seckill_id`, `name`, `inventory`, `start_time`, `end_time`, `create_time`, `version`) VALUES (100001, 'iphoneX', 100, '2020-05-25 17:16:11', '2020-05-25 17:16:13', '2020-05-25 17:16:16', 1);

使用JMeter测试，定义200个用户访问：

3.1 测试悲观锁

调用悲观锁接口pessimisticDeduction，核心代码如下：

@Transactional
public BaseResponse<JSONObject> spike(String phone, Long seckillId) {
	// 1.参数验证
	if (StringUtils.isEmpty(phone)) {
		return setResultError("手机号码不能为空!");
	}
	if (seckillId == null) {
		return setResultError("商品库存id不能为空!");
	}
	SeckillEntity seckillEntity = seckillMapper.findBySeckillId(seckillId);
	if (seckillEntity == null) {
		return setResultError("商品信息不存在!");
	}
	// 2.用户频率限制 setnx 如果key存在话

	// 3.（悲观锁 ）修改数据库对应的库存 1万中只有100个抢购成功 提前生成好100个token 谁能够抢购成功token放入到mq中实现异步修改库存
	int inventoryDeduction = seckillMapper.pessimisticDeduction(seckillId);
	if (!toDaoResult(inventoryDeduction)) {
		log.info(">>>修改库存失败>>>>inventoryDeduction返回为{} 秒杀失败！", inventoryDeduction);
		return setResultError("亲，请稍后重试!");
	}

	// 4.添加秒杀成功订单 基于MQ实现异步形式
	OrderEntity orderEntity = new OrderEntity();
	orderEntity.setUserPhone(phone);
	orderEntity.setSeckillId(seckillId);
	int insertOrder = orderMapper.insertOrder(orderEntity);
	if (!toDaoResult(insertOrder)) {
		return setResultError("亲，请稍后重试!");
	}
	log.info(">>>修改库存成功>>>>inventoryDeduction返回为{} 秒杀成功", inventoryDeduction);
	return setResultSuccess("恭喜您，秒杀成功!");
}

运行JMeter，可以看到数据库的库存减为0，并新增了100条订单：

运行前	运行后

3.2 测试乐观锁

调用乐观锁接口optimisticDeduction，核心代码如下：

@Transactional
public BaseResponse<JSONObject> spike(String phone, Long seckillId) {
	// 1.参数验证
	if (StringUtils.isEmpty(phone)) {
		return setResultError("手机号码不能为空!");
	}
	if (seckillId == null) {
		return setResultError("商品库存id不能为空!");
	}
	SeckillEntity seckillEntity = seckillMapper.findBySeckillId(seckillId);
	if (seckillEntity == null) {
		return setResultError("商品信息不存在!");
	}
	// 2.用户频率限制 setnx 如果key存在话

	// 3.（乐观锁 ）修改数据库对应的库存 1万中只有100个抢购成功 提前生成好100个token 谁能够抢购成功token放入到mq中实现异步修改库存
	Long version = seckillEntity.getVersion();
	int inventoryDeduction = seckillMapper.optimisticDeduction(seckillId, version);
	if (!toDaoResult(inventoryDeduction)) {
		log.info(">>>修改库存失败>>>>inventoryDeduction返回为{} 秒杀失败！", inventoryDeduction);
		return setResultError("亲，请稍后重试!");
	}
	// 4.添加秒杀成功订单 基于MQ实现异步形式
	OrderEntity orderEntity = new OrderEntity();
	orderEntity.setUserPhone(phone);
	orderEntity.setSeckillId(seckillId);
	int insertOrder = orderMapper.insertOrder(orderEntity);
	if (!toDaoResult(insertOrder)) {
		return setResultError("亲，请稍后重试!");
	}
	log.info(">>>修改库存成功>>>>inventoryDeduction返回为{} 秒杀成功", inventoryDeduction);
	return setResultSuccess("恭喜您，秒杀成功!");
}

运行JMeter，可以看到数据库的库存减少了24个，并新增了24条订单：

运行前	运行后