Java高手進(jìn)階：秒殺場景下的庫存一致性解決方案
秒殺活動作為電商平臺的重要營銷手段，對庫存管理的精確性提出了極高要求。防止超賣，即確保商品在秒殺過程中庫存不會被過度消耗，是秒殺功能實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵。本文將探討幾種防止超賣的經(jīng)典方案。
1.悲觀鎖機(jī)制
悲觀鎖機(jī)制通過鎖定數(shù)據(jù)庫中的某行數(shù)據(jù)，確保在高并發(fā)情況下只有一個(gè)用戶可以修改庫存。在用戶請求秒殺時(shí)，數(shù)據(jù)庫會鎖定庫存行，直到操作完成后才釋放鎖。
優(yōu)缺點(diǎn)
- 優(yōu)點(diǎn)：強(qiáng)一致性保障，確保在高并發(fā)下不會出現(xiàn)超賣問題。
- 缺點(diǎn)：鎖的開銷較大，容易導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫性能瓶頸。在高并發(fā)場景下，過多的悲觀鎖可能導(dǎo)致鎖等待和死鎖問題。
使用場景適用于對一致性要求極高，但并發(fā)量相對較小的場景。
Demo
@Mapper
public interface ProductMapper {
@Select("SELECT stock FROM products WHERE product_id = #{productId} FOR UPDATE")
Integer selectStockForUpdate(@Param("productId") int productId);
@Update("UPDATE products SET stock = stock - 1 WHERE product_id = #{productId}")
int updateStock(@Param("productId") int productId);
}
@Service
public class ProductService {
@Autowired
private ProductMapper productMapper;
@Transactional
public boolean seckill(int productId) {
Integer stock = productMapper.selectStockForUpdate(productId);
if (stock != null && stock > 0) {
productMapper.updateStock(productId);
return true; // 秒殺成功
} else {
return false; // 庫存不足
}
}
}2.樂觀鎖機(jī)制
樂觀鎖通常通過“版本號”機(jī)制來實(shí)現(xiàn)。在庫存表中增加一個(gè)version字段，每次更新庫存時(shí)，檢查version是否與上次讀取的一致，如果一致則更新庫存和version，如果不一致則說明庫存已經(jīng)被其他用戶修改過，需要重新嘗試。
優(yōu)缺點(diǎn)
- 優(yōu)點(diǎn)：無需鎖表，對數(shù)據(jù)庫性能影響較小，適合中小規(guī)模并發(fā)。
- 缺點(diǎn)：并發(fā)過高時(shí)可能導(dǎo)致更新失敗頻繁，用戶體驗(yàn)下降。在高并發(fā)場景下，樂觀鎖可能導(dǎo)致大量重試，增加系統(tǒng)負(fù)擔(dān)。
使用場景適合于高并發(fā)但沖突不頻繁的場景。
Demo
// 假設(shè)有一個(gè)Product實(shí)體類，包含stock和version字段
// 在Service層進(jìn)行庫存更新操作
@Service
public class ProductService {
@Autowired
private ProductMapper productMapper;
@Transactional
public boolean updateStock(int productId, int version) {
Product product = productMapper.selectByPrimaryKey(productId);
if (product.getVersion() != version) {
return false; // 版本不匹配，更新失敗
}
product.setStock(product.getStock() - 1);
product.setVersion(product.getVersion() + 1);
productMapper.updateByPrimaryKey(product);
return true; // 更新成功
}
}3.分布式鎖
分布式鎖可以確保在多臺服務(wù)器上并發(fā)處理庫存時(shí)不會導(dǎo)致超賣。常用Redis來實(shí)現(xiàn)分布式鎖。當(dāng)用戶請求秒殺時(shí)，先嘗試通過Redis獲得鎖，如果獲得鎖則執(zhí)行扣減庫存操作，并釋放鎖；如果未獲得鎖則等待或重試。
優(yōu)缺點(diǎn)
- 優(yōu)點(diǎn)：適合大規(guī)模并發(fā)場景，鎖機(jī)制能夠確保多臺服務(wù)器在并發(fā)情況下安全修改庫存。
- 缺點(diǎn)：如果Redis出現(xiàn)故障，可能會影響鎖的管理和庫存的正確性。鎖的粒度要控制好，鎖的過大可能影響性能。在高并發(fā)場景下，分布式鎖可能導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)延遲和鎖競爭問題。
使用場景適用于高并發(fā)場景，特別是多臺服務(wù)器分布式部署時(shí)，對一致性要求較高。
Demo
@Service
public class SeckillService {
@Autowired
private RedisTemplate<String, Object> redisTemplate;
public boolean seckill(int productId) {
String lockKey = "lock:product:" + productId;
boolean lock = redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(lockKey, "locked", 5, TimeUnit.SECONDS);
if (lock) {
try {
String stockKey = "stock:" + productId;
Integer stock = (Integer) redisTemplate.opsForValue().get(stockKey);
if (stock != null && stock > 0) {
redisTemplate.opsForValue().decrement(stockKey);
return true; // 秒殺成功
} else {
return false; // 庫存不足
}
} finally {
redisTemplate.delete(lockKey); // 釋放鎖
}
} else {
return false; // 秒殺失敗，未獲得鎖
}
}
}4.庫存預(yù)減+異步處理
在用戶請求秒殺時(shí)，使用緩存進(jìn)行庫存預(yù)減（即在用戶下單前就先減少庫存），然后通過異步隊(duì)列（如Kafka或RabbitMQ）將訂單請求發(fā)往后端進(jìn)行異步處理。商品秒殺開始前，將商品庫存預(yù)先加載到Redis。當(dāng)用戶請求秒殺時(shí)，先從Redis中預(yù)減庫存，將請求通過消息隊(duì)列發(fā)送到后端進(jìn)行訂單處理和庫存的最終確認(rèn)。如果訂單處理失敗（如支付失敗等），則通過異步任務(wù)將Redis中的庫存回補(bǔ)。
優(yōu)缺點(diǎn)
- 優(yōu)點(diǎn)：使用緩存大幅減少數(shù)據(jù)庫壓力，適合大規(guī)模并發(fā)場景。削峰填谷，利用消息隊(duì)列將訂單處理異步化，緩解高并發(fā)對數(shù)據(jù)庫的沖擊。
- 缺點(diǎn)：需要處理訂單失敗后的庫存回補(bǔ)，增加了系統(tǒng)復(fù)雜性。在極端情況下可能出現(xiàn)Redis庫存與數(shù)據(jù)庫庫存不一致的問題，需要通過補(bǔ)償機(jī)制來解決。同時(shí)，對緩存的可靠性和一致性要求較高。
使用場景適用于高并發(fā)場景，特別是需要減輕數(shù)據(jù)庫壓力時(shí)，對性能要求較高，但對一致性要求可以容忍一定延遲的場景。
Demo（僅展示庫存預(yù)減部分，異步處理部分需結(jié)合消息隊(duì)列實(shí)現(xiàn)）：
@Service
public class SeckillService {
@Autowired
private RedisTemplate<String, Object> redisTemplate;
public boolean preDecreaseStock(int productId) {
String stockKey = "stock:" + productId;
Integer stock = (Integer) redisTemplate.opsForValue().get(stockKey);
if (stock != null && stock > 0) {
redisTemplate.opsForValue().decrement(stockKey);
return true; // 庫存預(yù)減成功
} else {
return false; // 庫存不足
}
}
}5.小結(jié)
以上四種方案各有優(yōu)劣，選擇合適的方法取決于業(yè)務(wù)需求和技術(shù)棧。在實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)并發(fā)量、系統(tǒng)性能要求、一致性需求等因素綜合考慮選擇合適的方案。
