Redis高并发超卖问题解决方案图文详解

更新时间：2024年02月17日 11:04:17 作者：山河亦问安

Redis是一种基于内存的数据存储系统,被广泛用于解决高并发问题,下面这篇文章主要给大家介绍了关于Redis高并发超卖问题解决方案的相关资料,文中通过代码介绍的非常详细,需要的朋友可以参考下

1. Redis高并发超卖问题解决方案

在高并发的秒杀抢购场景中，常常会面临一个称为“超卖”（Over-Selling）的问题。超卖指的是同一件商品被售出的数量超过了实际库存数量，导致库存出现负数。这是由于多个用户同时发起抢购请求，而系统未能有效地控制库存的并发访问。

下面进行一个秒杀购买某个商品的接口模拟，代码如下：

@RestController
public class MyController {

    @Autowired
    StringRedisTemplate stringRedisTemplate;

    @RequestMapping("/buy/{id}")
    public String buy(@PathVariable("id") Long id){
        String key="product_" + id;
        int count = Integer.parseInt(stringRedisTemplate.opsForValue().get(key));
        if(count>0){
            stringRedisTemplate.opsForValue().set(key, String.valueOf(--count));
            System.out.println(key+"商品购买成功，剩余库存"+count);
            return "success";
        }
        System.out.println(key+"商品库存不足");
        return "error";
    }
}

上面的代码在高并发环境下容易出现超卖问题，使用JMeter进行压测，如下图：

进行压测获得的日志如下图，存在并发安全问题。

要解决上面的问题，我们一开始想到的是synchronized加锁，但是在 Redis 的高并发环境下，使用 Java 中的 synchronized关键字来解决超卖问题是行不通的，原因如下：

分布式环境下无效： synchronized是 Java 中的关键字，用于在单个 JVM 中保护共享资源。在分布式环境下，多个服务实例之间无法通过synchronized来同步，因为各个实例之间无法直接共享 JVM 中的锁。
性能问题： synchronized会导致性能问题，尤其在高并发的情况下，争夺锁可能会成为瓶颈。

对于 Redis 高并发环境下的超卖问题，更合适的解决方案通常是使用 Redis 提供的分布式锁（如基于 Redis 的分布式锁实现）。这可以确保在分布式环境中的原子性和可靠性。

基于Redis的分布式锁，我们可以基于Redis中的Setnx（命令在指定的 key 不存在时，为 key 设置指定的值），更改代码如下：

@RestController
public class MyController {

    @Autowired
    StringRedisTemplate stringRedisTemplate;

    @RequestMapping("/buy/{id}")
    public String buy(@PathVariable("id") Long id){
        String lock="product_lock_"+id;
        String key="product_" + id;
        Boolean lock1 = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(lock, "lock");
        String message="error";
        if(!lock1){
            System.out.println("业务繁忙稍后再试");
            return "业务繁忙稍后再试";
        }
        //try catch 设计是为了防止在执行业务的时候出现异常导致redis锁一直无法释放
        try {
                int count = Integer.parseInt(stringRedisTemplate.opsForValue().get(key));
                if (count > 0) {
                    stringRedisTemplate.opsForValue().set(key, String.valueOf(--count));
                    System.out.println(key + "商品购买成功，剩余库存" + count);
                    message="success";
                }
        }catch (Throwable e){
            e.printStackTrace();
        }finally {
            stringRedisTemplate.delete(lock);
        }
        if(message.equals("error"))
        System.out.println(key+"商品库存不足");
        return message;
    }
}

然后使用JMeter压测，在10s内陆续发送500个请求，日志如下图，由图可以看出基本解决超卖问题。

1.1 高并发场景超卖bug解析

系统在达到finally块之前崩溃宕机，锁可能会一直存在于Redis中。这可能会导致其他进程或线程无法在未来获取该锁，从而导致资源被锁定，后续尝试访问该资源的操作可能被阻塞。因此在redis中给定 key设置过期时间。代码如下：

@RestController
public class MyController {

    @Autowired
    StringRedisTemplate stringRedisTemplate;

    @RequestMapping("/buy/{id}")
    public String buy(@PathVariable("id") Long id){
        String lock="product_lock_"+id;
        String key="product_" + id;
        Boolean lock1 = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(lock, "lock",10, TimeUnit.SECONDS); //保证原子性
//        Boolean lock2 = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(lock, "lock");
//        stringRedisTemplate.expire(lock,10,TimeUnit.SECONDS); //此时宕机依旧会出现redis锁无法释放，应设置为原子操作
        String message="error";
        if(!lock1){
            System.out.println("业务繁忙稍后再试");
            return "业务繁忙稍后再试";
        }
        //try catch 设计是为了防止在执行业务的时候出现异常导致redis锁一直无法释放
        try {
                int count = Integer.parseInt(stringRedisTemplate.opsForValue().get(key));
                if (count > 0) {
                    stringRedisTemplate.opsForValue().set(key, String.valueOf(--count));
                    System.out.println(key + "商品购买成功，剩余库存" + count);
                    message="success";
                }
        }catch (Throwable e){
            e.printStackTrace();
        }finally {
            stringRedisTemplate.delete(lock);
        }
        if(message.equals("error"))
        System.out.println(key+"商品库存不足");
        return message;
    }
}

在高并发场景下，还存在一个问题，即业务执行时间过长可能导致 Redis 锁提前释放，并且误删除其他线程或进程持有的锁。这可能发生在以下情况：

线程A获取锁并开始执行业务逻辑。
由于高并发，其他线程B、C等也尝试获取相同资源的锁。
由于锁的过期时间设置为10秒，线程A的业务逻辑执行时间超过10秒，导致其锁被 Redis 自动释放。
线程B在10秒内获取到了之前由线程A持有的锁，并开始执行业务逻辑。
线程A在业务逻辑执行完成后，尝试删除自己的锁，但由于已经被线程B持有，线程A实际上删除的是线程B的锁。

修改代码如下：

@RestController
public class MyController {

    @Autowired
    StringRedisTemplate stringRedisTemplate;

    @RequestMapping("/buy/{id}")
    public String buy(@PathVariable("id") Long id){
        String lock="product_lock_"+id;
        String key="product_" + id;
        String clientId=UUID.randomUUID().toString();
        Boolean lock1 = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(lock, clientId,10, TimeUnit.SECONDS); //保证原子性
//        Boolean lock2 = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(lock, "lock");
//        stringRedisTemplate.expire(lock,10,TimeUnit.SECONDS); //此时宕机依旧会出现redis锁无法释放，应设置为原子操作
        String message="error";
        if(!lock1){
            System.out.println("业务繁忙稍后再试");
            return "业务繁忙稍后再试";
        }
        //try catch 设计是为了防止在执行业务的时候出现异常导致redis锁一直无法释放
        try {
                int count = Integer.parseInt(stringRedisTemplate.opsForValue().get(key));
                if (count > 0) {
                    stringRedisTemplate.opsForValue().set(key, String.valueOf(--count));
                    System.out.println(key + "商品购买成功，剩余库存" + count);
                    message="success";
                }
        }catch (Throwable e){
            e.printStackTrace();
        }finally {
            if (stringRedisTemplate.opsForValue().get(lock).equals(clientId))//在这里如果有别的业务代码并且耗时较长， stringRedisTemplate.delete(lock)之前还是有可能超过过期时间出现问题
                stringRedisTemplate.delete(lock);
        }
        if(message.equals("error"))
        System.out.println(key+"商品库存不足");
        return message;
    }
}

上面的代码在高并发场景下仍然存在概率很低的问题，所以就有了redisson分布式锁。

1.2 Redisson

Redisson 是一个用于 Java 的 Redis 客户端，它提供了丰富的功能，包括分布式锁。Redisson 的分布式锁实现了基于 Redis 的分布式锁，具有简单易用、可靠性高的特点。

以下是 Redisson 分布式锁的一些重要特性和用法：

可重入锁： Redisson 的分布式锁是可重入的，同一线程可以多次获取同一把锁，而不会出现死锁。
公平锁： Redisson 支持公平锁，即按照获取锁的顺序依次获取，避免了某些线程一直获取不到锁的情况。
锁超时： 可以为分布式锁设置过期时间，确保即使在某些情况下锁没有被显式释放，也能在一定时间后自动释放。
异步锁： Redisson 提供了异步的分布式锁，通过异步 API 可以在不阻塞线程的情况下获取和释放锁。
监控锁状态： Redisson 允许监控锁的状态，包括锁是否被某个线程持有，锁的过期时间等。

导入依赖

       <dependency>
            <groupId>org.redisson</groupId>
            <artifactId>redisson</artifactId>
            <version>3.23.5</version>
        </dependency>

application.yaml 配置：

spring:
  redis:
    host: 127.0.0.1
    port: 6379
    password:
    lettuce:
      pool:
        max-active: 8
        max-idle: 8
        min-idle: 0
        max-wait: 1000ms

RedissonConfig配置：

@Configuration
public class RedissonConfig {

    @Value("${spring.redis.host}")
    private String host;
    @Value("${spring.redis.port}")
    private String port;


    /**
     * RedissonClient,单机模式
     */
    @Bean
    public RedissonClient redisson() {
        Config config = new Config();
        SingleServerConfig singleServerConfig = config.useSingleServer();
        singleServerConfig.setAddress("redis://" + host + ":" + port);
        return Redisson.create(config);
    }
}

利用Redisson分布式锁解决超卖问题，修改代码如下:

加锁 lock.lock()

阻塞等待，默认等待，加锁的默认时间都是30s，锁的自动续期，如果业务时间长，运行期间会自动给锁续上新的30s，不用担心业务时间长导致锁自动过期被删除，加锁的业务只要运行完成，就不会给当前锁续期，即使不手动解锁，锁默认在30s后自动删除。

加锁 lock.lock(10，TimeUnit.SECONDS)

锁到期后，不会自动续期，如果传递了锁的超时时间，就发送给redis执行脚本，进行占锁，默认超时就是我们指定的时间。如果未指定锁的超时时间，只要占锁成功，就会启动一个定时任务【重新给锁设置过期时间，新的过期时间就是看门狗的默认时间】，每隔10s就会自动进行续期。

@RestController
public class MyController {

    @Autowired
    StringRedisTemplate stringRedisTemplate;

    @Autowired
    RedissonClient redisson;

    @RequestMapping("/buy/{id}")
    public String buy(@PathVariable("id") Long id){
        String message="error";
        String lock_key="product_lock_"+id;
        String key="product_" + id;
        RLock lock = redisson.getLock(lock_key);
        //try catch 设计是为了防止在执行业务的时候出现异常导致redis锁一直无法释放
        try {
                lock.lock();
                int count = Integer.parseInt(stringRedisTemplate.opsForValue().get(key));
                if (count > 0) {
                    stringRedisTemplate.opsForValue().set(key, String.valueOf(--count));
                    System.out.println(key + "商品购买成功，剩余库存" + count);
                    message="success";
                }
        }catch (Throwable e){
            e.printStackTrace();
        }finally {
            lock.unlock();
        }
        if(message.equals("error"))
        System.out.println(key+"商品库存不足");
        return message;
    }
}

总结

到此这篇关于Redis高并发超卖问题解决方案的文章就介绍到这了,更多相关Redis高并发超卖问题解决内容请搜索程序员之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持程序员之家！

您可能感兴趣的文章:

Redisson如何解决redis分布式锁过期时间到了业务没执行完问题
这篇文章主要介绍了Redisson如何解决redis分布式锁过期时间到了业务没执行完问题，具有很好的参考价值，希望对大家有所帮助。如有错误或未考虑完全的地方，望不吝赐教
2023-01-01
浅谈Redis阻塞的9种情况
本文主要介绍了浅谈Redis阻塞的9种情况，文中通过示例代码介绍的非常详细，对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值，需要的朋友们下面随着小编来一起学习学习吧
2023-03-03
redis使用Lua脚本解决多线程下的超卖问题及原因解析
这篇文章主要介绍了redis使用Lua脚本解决多线程下的超卖问题，本文给大家介绍的非常详细，对大家的学习或工作具有一定的参考借鉴价值，需要的朋友可以参考下
2023-05-05
Redis数据库的安装和配置教程详解
这篇文章主要介绍了Redis数据库的安装和配置?,主要包括Linux环境安装Redis和windows环境安装Redis，redis客户端安装方法，本文通过图文并茂的形式给大家介绍的非常详细，需要的朋友可以参考下
2022-05-05
一次关于Redis内存诡异增长的排查过程实战记录
这篇文章主要给大家分享了一次关于Redis内存诡异增长的排查过程实战记录，文中通过示例代码介绍的非常详细，对大家学习或者使用Redis具有一定的参考学习价值，需要的朋友们下面随着小编来一起学习学习吧
2018-07-07
关于linux redis安装及安装遇到的问题
这篇文章主要介绍了关于linux redis安装及安装遇到的问题,本文给大家介绍的非常详细，对大家的学习或工作具有一定的参考借鉴价值，需要的朋友可以参考下
2020-12-12
浅谈Redis在直播场景的实践方案
这篇文章主要介绍了浅谈Redis在直播场景的实践方案，文中通过示例代码介绍的非常详细，对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值，需要的朋友们下面随着小编来一起学习学习吧
2021-04-04
使用redis生成唯一编号及原理示例详解
今天介绍下如何使用redis生成唯一的序列号，其实主要思想还是利用redis单线程的特性，可以保证操作的原子性，使读写同一个key时不会出现不同的数据，感兴趣的朋友跟随小编一起看看吧
2021-09-09
全网最完整的Redis新手入门指导教程
这篇文章主要给大家介绍了Redis新手入门的相关资料，文中通过示例代码介绍的非常详细，对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值，需要的朋友们下面随着小编来一起学习学习吧
2020-11-11
Redis高并发问题的解决方法
这篇文章主要介绍了Redis高并发问题的解决办法，具有很好的参考价值，感兴趣的小伙伴们可以参考一下，具体如下：
2018-05-05