簡歷上寫的電商，那請問Redis 如何實現庫存扣減操作和防止被超賣？
VSole2022-07-19 17:25:20
大家好，我是胖虎，電商當項目經驗已經非常普遍了，不管你是包裝的還是真實的，起碼要能講清楚電商中常見的問題，比如庫存的操作怎么防止商品被超賣
在日常開發中有很多地方都有類似扣減庫存的操作，比如電商系統中的商品庫存，抽獎系統中的獎品庫存等。
解決方案
- 使用mysql數據庫，使用一個字段來存儲庫存，每次扣減庫存去更新這個字段。
- 還是使用數據庫，但是將庫存分層多份存到多條記錄里面，扣減庫存的時候路由一下，這樣子增大了并發量，但是還是避免不了大量的去訪問數據庫來更新庫存。
- 將庫存放到redis使用redis的incrby特性來扣減庫存。
項目實戰（點擊下載）：SpringBoot+SpringCloud+Mybatis+Vue電商項目實戰
分析
在上面的第一種和第二種方式都是基于數據來扣減庫存。
基于數據庫單庫存
第一種方式在所有請求都會在這里等待鎖，獲取鎖有去扣減庫存。在并發量不高的情況下可以使用，但是一旦并發量大了就會有大量請求阻塞在這里，導致請求超時，進而整個系統雪崩；而且會頻繁的去訪問數據庫，大量占用數據庫資源，所以在并發高的情況下這種方式不適用。
基于數據庫多庫存
第二種方式其實是第一種方式的優化版本，在一定程度上提高了并發量，但是在還是會大量的對數據庫做更新操作大量占用數據庫資源。
基于數據庫來實現扣減庫存還存在的一些問題：
- 用數據庫扣減庫存的方式，扣減庫存的操作必須在一條語句中執行，不能先selec在update，這樣在并發下會出現超扣的情況。如：
update number set x=x-1 where x > 0
- MySQL自身對于高并發的處理性能就會出現問題，一般來說，MySQL的處理性能會隨著并發thread上升而上升，但是到了一定的并發度之后會出現明顯的拐點，之后一路下降，最終甚至會比單thread的性能還要差。
- 當減庫存和高并發碰到一起的時候，由于操作的庫存數目在同一行，就會出現爭搶InnoDB行鎖的問題，導致出現互相等待甚至死鎖，從而大大降低MySQL的處理性能，最終導致前端頁面出現超時異常。
基于redis
針對上述問題的問題我們就有了第三種方案，將庫存放到緩存，利用redis的incrby特性來扣減庫存，解決了超扣和性能問題。但是一旦緩存丟失需要考慮恢復方案。比如抽獎系統扣獎品庫存的時候，初始庫存=總的庫存數-已經發放的獎勵數，但是如果是異步發獎，需要等到MQ消息消費完了才能重啟redis初始化庫存，否則也存在庫存不一致的問題。項目實戰（點擊下載）：SpringBoot+SpringCloud+Mybatis+Vue電商項目實戰
基于redis實現扣減庫存的具體實現
- 我們使用redis的lua腳本來實現扣減庫存
- 由于是分布式環境下所以還需要一個分布式鎖來控制只能有一個服務去初始化庫存
- 需要提供一個回調函數，在初始化庫存的時候去調用這個函數獲取初始化庫存
初始化庫存回調函數(IStockCallback )
/**
* 獲取庫存回調
* @author yuhao.wang
*/
public interface IStockCallback {
/**
* 獲取庫存
* @return
*/
int getStock();
}
扣減庫存服務（StockService）
/**
* 扣庫存
*
* @author yuhao.wang
*/
@Service
public class StockService {
Logger logger = LoggerFactory.getLogger(StockService.class);
/**
* 不限庫存
*/
public static final long UNINITIALIZED_STOCK = -3L;
/**
* Redis 客戶端
*/
@Autowired
private RedisTemplate redisTemplate;
/**
* 執行扣庫存的腳本
*/
public static final String STOCK_LUA;
static {
/**
*
* @desc 扣減庫存Lua腳本
* 庫存（stock）-1：表示不限庫存
* 庫存（stock）0：表示沒有庫存
* 庫存（stock）大于0：表示剩余庫存
*
* @params 庫存key
* @return
* -3:庫存未初始化
* -2:庫存不足
* -1:不限庫存
* 大于等于0:剩余庫存（扣減之后剩余的庫存）
* redis緩存的庫存(value)是-1表示不限庫存，直接返回1
*/
StringBuilder sb = new StringBuilder();
sb.append("if (redis.call('exists', KEYS[1]) == 1) then");
sb.append(" local stock = tonumber(redis.call('get', KEYS[1]));");
sb.append(" local num = tonumber(ARGV[1]);");
sb.append(" if (stock == -1) then");
sb.append(" return -1;");
sb.append(" end;");
sb.append(" if (stock >= num) then");
sb.append(" return redis.call('incrby', KEYS[1], 0 - num);");
sb.append(" end;");
sb.append(" return -2;");
sb.append("end;");
sb.append("return -3;");
STOCK_LUA = sb.toString();
}
/**
* @param key 庫存key
* @param expire 庫存有效時間,單位秒
* @param num 扣減數量
* @param stockCallback 初始化庫存回調函數
* @return -2:庫存不足; -1:不限庫存; 大于等于0:扣減庫存之后的剩余庫存
*/
public long stock(String key, long expire, int num, IStockCallback stockCallback) {
long stock = stock(key, num);
// 初始化庫存
if (stock == UNINITIALIZED_STOCK) {
RedisLock redisLock = new RedisLock(redisTemplate, key);
try {
// 獲取鎖
if (redisLock.tryLock()) {
// 雙重驗證，避免并發時重復回源到數據庫
stock = stock(key, num);
if (stock == UNINITIALIZED_STOCK) {
// 獲取初始化庫存
final int initStock = stockCallback.getStock();
// 將庫存設置到redis
redisTemplate.opsForValue().set(key, initStock, expire, TimeUnit.SECONDS);
// 調一次扣庫存的操作
stock = stock(key, num);
}
}
} catch (Exception e) {
logger.error(e.getMessage(), e);
} finally {
redisLock.unlock();
}
}
return stock;
}
/**
* 加庫存(還原庫存)
*
* @param key 庫存key
* @param num 庫存數量
* @return
*/
public long addStock(String key, int num) {
return addStock(key, null, num);
}
/**
* 加庫存
*
* @param key 庫存key
* @param expire 過期時間（秒）
* @param num 庫存數量
* @return
*/
public long addStock(String key, Long expire, int num) {
boolean hasKey = redisTemplate.hasKey(key);
// 判斷key是否存在，存在就直接更新
if (hasKey) {
return redisTemplate.opsForValue().increment(key, num);
}
Assert.notNull(expire,"初始化庫存失敗，庫存過期時間不能為null");
RedisLock redisLock = new RedisLock(redisTemplate, key);
try {
if (redisLock.tryLock()) {
// 獲取到鎖后再次判斷一下是否有key
hasKey = redisTemplate.hasKey(key);
if (!hasKey) {
// 初始化庫存
redisTemplate.opsForValue().set(key, num, expire, TimeUnit.SECONDS);
}
}
} catch (Exception e) {
logger.error(e.getMessage(), e);
} finally {
redisLock.unlock();
}
return num;
}
/**
* 獲取庫存
*
* @param key 庫存key
* @return -1:不限庫存; 大于等于0:剩余庫存
*/
public int getStock(String key) {
Integer stock = (Integer) redisTemplate.opsForValue().get(key);
return stock == null ? -1 : stock;
}
/**
* 扣庫存
*
* @param key 庫存key
* @param num 扣減庫存數量
* @return 扣減之后剩余的庫存【-3:庫存未初始化; -2:庫存不足; -1:不限庫存; 大于等于0:扣減庫存之后的剩余庫存】
*/
private Long stock(String key, int num) {
// 腳本里的KEYS參數
List keys = new ArrayList<>();
keys.add(key);
// 腳本里的ARGV參數
List args = new ArrayList<>();
args.add(Integer.toString(num));
long result = redisTemplate.execute(new RedisCallback() {
@Override
public Long doInRedis(RedisConnection connection) throws DataAccessException {
Object nativeConnection = connection.getNativeConnection();
// 集群模式和單機模式雖然執行腳本的方法一樣，但是沒有共同的接口，所以只能分開執行
// 集群模式
if (nativeConnection instanceof JedisCluster) {
return (Long) ((JedisCluster) nativeConnection).eval(STOCK_LUA, keys, args);
}
// 單機模式
else if (nativeConnection instanceof Jedis) {
return (Long) ((Jedis) nativeConnection).eval(STOCK_LUA, keys, args);
}
return UNINITIALIZED_STOCK;
}
});
return result;
}
}
調用
/**
* @author yuhao.wang
*/
@RestController
public class StockController {
@Autowired
private StockService stockService;
@RequestMapping(value = "stock", produces = MediaType.APPLICATION_JSON_UTF8_VALUE)
public Object stock() {
// 商品ID
long commodityId = 1;
// 庫存ID
String redisKey = "redis_key:stock:" + commodityId;
long stock = stockService.stock(redisKey, 60 * 60, 2, () -> initStock(commodityId));
return stock >= 0;
}
/**
* 獲取初始的庫存
*
* @return
*/
private int initStock(long commodityId) {
// TODO 這里做一些初始化庫存的操作
return 1000;
}
@RequestMapping(value = "getStock", produces = MediaType.APPLICATION_JSON_UTF8_VALUE)
public Object getStock() {
// 商品ID
long commodityId = 1;
// 庫存ID
String redisKey = "redis_key:stock:" + commodityId;
return stockService.getStock(redisKey);
}
@RequestMapping(value = "addStock", produces = MediaType.APPLICATION_JSON_UTF8_VALUE)
public Object addStock() {
// 商品ID
long commodityId = 2;
// 庫存ID
String redisKey = "redis_key:stock:" + commodityId;
return stockService.addStock(redisKey, 2);
}
}
VSole
網絡安全專家