聲明：本人并未參與過真正的秒殺系統(tǒng)設(shè)計，以下是本人學(xué)習(xí)筆記，自測通過，但可能并不完善，僅供參考，若用于生產(chǎn)出現(xiàn)問題，本人概不負(fù)責(zé)。
本文內(nèi)容有：
本文主要講思路，沒有將所有代碼貼出來，需要代碼的文末有源碼地址。
一、設(shè)計思路
秒殺系統(tǒng)的特點(diǎn)就是并發(fā)量大，一秒鐘就可能幾千幾萬的請求進(jìn)來了，如果不使點(diǎn)兒手段，系統(tǒng)分分鐘就垮了。下面就探討一下如何設(shè)計一個能打的秒殺系統(tǒng)。
1、限流：
首先不考慮業(yè)務(wù)邏輯，假如有如下一個最簡單的接口：
@GetMapping("/test")
public String test() {
return "success";
}
這是一個最簡單的沒有任何邏輯的接口，但是如果同時有成千上萬的請求去訪問這個接口，服務(wù)器一樣會崩掉。所以，高并發(fā)系統(tǒng)該做的第一件事就是限流。springcloud項目可以使用hystrix進(jìn)行限流，springcloud alibaba可以使用sentinel進(jìn)行限流，那么非springcloud項目呢？guava為我們提供了一個RateLimiter工具類，可以做限流。它主要有漏桶算法和令牌桶算法。
漏桶算法：一個有洞洞的桶子在水龍頭下裝水，裝一點(diǎn)兒就漏一點(diǎn)兒，但是如果水龍頭的水很大，桶里的水遲早會溢出的，溢出就限流。這種適合做限制上傳下載速率一類的。
令牌桶算法：以恒定的速率往桶中放入令牌，每次請求進(jìn)來，要先從桶中拿令牌，如果沒有拿到令牌，請求就被擋掉。這種適合做限流，即限制QPS。
這里應(yīng)該使用令牌桶算法進(jìn)行限流，如果沒拿到令牌，直接返回“人太多了，擠不進(jìn)去”的提示。
2、檢查用戶是否登錄：
經(jīng)過第一步的限流，進(jìn)來的請求應(yīng)該檢查用戶是否登錄，本項目使用JWT，即先請求登錄接口，登錄后返回token，請求其他所有接口都在請求頭中帶上token，然后通過token就可以拿到用戶信息。如果沒拿到用戶信息，就返回“無效的token，請重新登錄”的提示。
3、檢查商品是否賣完：
通過了前兩步的校驗，就應(yīng)該檢查一下商品是否賣完了，如果賣完了就返回“來遲了，商品已秒殺完”的提示。注意，檢查商品是否賣完不能查數(shù)據(jù)庫，否則會很慢。我們可以搞個map，商品id作為key，如果賣完，值就設(shè)置為true，否則就是false。
4、將參加秒殺的商品加到redis中：
首先搞個ISINREDIS的key，表示商品是否已經(jīng)加到redis中了，避免每個請求進(jìn)來都重復(fù)此操作。如果ISINREDIS值為false，表示redis中還沒有秒殺商品。那么就查詢出所有參加秒殺的商品，商品id作為key，商品庫存作為value，存到redis中，同時將商品id作為key，false作為value，放到第三步的map中，表示該商品沒有售完。最后將ISINREDIS的值設(shè)置為true，表示已經(jīng)將所有參加秒殺的商品加到redis中了。
5、預(yù)扣庫存：
利用redis的decr對商品進(jìn)行自減，然后對自減后的結(jié)果進(jìn)行判斷。如果自減后結(jié)果小于0，表示商品已經(jīng)賣完了，那么就將map中對應(yīng)的商品id的值設(shè)置為true，并且返回“來遲了，商品已秒殺完”的提示。
6、判斷是否重復(fù)秒殺：
如果用戶秒殺成功，在秒殺訂單入庫后，會將用戶id和商品id作為key，true作為value存入redis中，表示該用戶已經(jīng)秒殺過該商品了。所以在這里就根據(jù)用戶id和商品id去redis中判斷是否重復(fù)秒殺，如果是，就返回“請勿重復(fù)秒殺”的提示。
7、異步處理：
如果以上校驗都通過了，那么就可以處理秒殺了。但是，如果處理每個秒殺請求我們都在數(shù)據(jù)庫進(jìn)行扣庫存、創(chuàng)建訂單的操作，也是非常慢的，還有可能壓垮數(shù)據(jù)庫。所以我們可以異步處理，即通過了以上校驗，就將用戶id和商品id作為message發(fā)送到MQ中，然后立即給用戶返回“排隊中”的提示。然后在MQ的消費(fèi)者端對消息進(jìn)行消費(fèi)，拿到用戶id和商品id，可以根據(jù)商品id查詢庫存，再次確保庫存充足；然后也可以再次判斷是否重復(fù)秒殺。通過了判斷后，就操作數(shù)據(jù)庫，扣減庫存，創(chuàng)建秒殺訂單。注意扣減庫存和創(chuàng)建秒殺訂單需要在同一個事務(wù)中。
8、超賣問題：
超賣問題就是商品庫存出現(xiàn)負(fù)數(shù)的情況。比如庫存剩余1了，然后10個用戶同時秒殺，在判斷庫存的時候都是1，所以10個人都能下單成功，最后庫存為-9。如何解決？其實本系統(tǒng)中根本就不會出現(xiàn)這樣的問題，因為一開始用redis進(jìn)行了庫存預(yù)減，而redis命令核心模塊是單線程的，所以可以保證不會超賣。如果沒有用到redis，也可以給該商品增加一個version字段，每次扣減庫存前先查其version，扣減庫存的sql加上一個條件，就是version要等于剛才查出來的version。
二、核心代碼
@RestController
@RequestMapping("/seckill")
public class SeckillController {
@Autowired
private UserService userService;
@Autowired
private SeckillService seckillService;
@Autowired
private RabbitMqSender mqSender;
// 用來標(biāo)記商品是否已經(jīng)加入到redis中的key
private static final String ISINREDIS = "isInRedis";
// 用goodsId作為key，標(biāo)記該商品是否已經(jīng)賣完
private Map<Integer, Boolean> seckillOver = new HashMap<Integer, Boolean>();
// 用RateLimiter做限流，create(10)，可以理解為QPS閾值為10
private RateLimiter rateLimiter = RateLimiter.create(10);
@PostMapping("/{sgId}")
public JsonResult<?> seckillGoods(@PathVariable("sgId") Integer sgId, HttpServletRequest httpServletRequest){
// 1. 如果QPS閾值超過10，即1秒鐘內(nèi)沒有拿到令牌，就返回“人太多了，擠不進(jìn)去”的提示
if (!rateLimiter.tryAcquire(1, TimeUnit.SECONDS)) {
return new JsonResult<>(SeckillGoodsEnum.TRY_AGAIN.getCode(), SeckillGoodsEnum.TRY_AGAIN.getMessage());
}
// 2. 檢查用戶是否登錄（用戶登錄后，訪問每個接口都應(yīng)該在請求頭帶上token，根據(jù)token再去拿user）
String token = httpServletRequest.getHeader("token");
String userId = JWT.decode(token).getAudience().get(0);
User user = userService.findUserById(Integer.valueOf(userId));
if (user == null) {
return new JsonResult<>(SeckillGoodsEnum.INVALID_TOKEN.getCode(), SeckillGoodsEnum.INVALID_TOKEN.getMessage());
}
// 3. 如果商品已經(jīng)秒殺完了，就不執(zhí)行下面的邏輯，直接返回商品已秒殺完的提示
if (!seckillOver.isEmpty() && seckillOver.get(sgId)) {
return new JsonResult<>(SeckillGoodsEnum.SECKILL_OVER.getCode(), SeckillGoodsEnum.SECKILL_OVER.getMessage());
}
// 4. 將所有參加秒殺的商品信息加入到redis中
if (!RedisUtil.isExist(ISINREDIS)) {
List<SeckillGoods> goods = seckillService.getAllSeckillGoods();
for (SeckillGoods seckillGoods : goods) {
RedisUtil.set(String.valueOf(seckillGoods.getSgId()), seckillGoods.getSgSeckillNum());
seckillOver.put(seckillGoods.getSgId(), false);
}
RedisUtil.set(ISINREDIS, true);
}
// 5. 先自減，預(yù)扣庫存，判斷預(yù)扣后庫存是否小于0，如果是，表示秒殺完了
Long stock = RedisUtil.decr(String.valueOf(sgId));
if (stock < 0) {
// 標(biāo)記該商品已經(jīng)秒殺完
seckillOver.put(sgId, true);
return new JsonResult<>(SeckillGoodsEnum.SECKILL_OVER.getCode(), SeckillGoodsEnum.SECKILL_OVER.getMessage());
}
// 6. 判斷是否重復(fù)秒殺（成功秒殺并創(chuàng)建訂單后，會將userId和goodsId作為key放到redis中）
if (RedisUtil.isExist(userId + sgId)) {
return new JsonResult<>(SeckillGoodsEnum.REPEAT_SECKILL.getCode(), SeckillGoodsEnum.REPEAT_SECKILL.getMessage());
}
// 7. 以上校驗都通過了，就將當(dāng)前請求加入到MQ中，然后返回“排隊中”的提示
String msg = userId + "," + sgId;
mqSender.send(msg);
return new JsonResult<>(SeckillGoodsEnum.LINE_UP.getCode(), SeckillGoodsEnum.LINE_UP.getMessage());
}
}
三、壓測
用jmeter模擬并發(fā)請求，測試高并發(fā)情況下系統(tǒng)能否扛得住。由于只有一個id為1的商品，所以商品id固定寫死1。但是每個用戶都要先請求登錄接口獲取到token才能進(jìn)行秒殺請求，有點(diǎn)兒麻煩，所以可以先把jwt模塊注釋掉，把userId當(dāng)成參數(shù)傳進(jìn)去。jmeter配置如下圖：
jmeter壓測配置
jmeter壓測配置四、總結(jié)
秒殺系統(tǒng)的核心就是限流，防止高流量沖垮系統(tǒng)；redis預(yù)減庫存，解決超賣問題；然后是異步下單，及時返回提示給用戶，提升用戶體驗，同時也減輕數(shù)據(jù)庫的壓力。
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