/*** 抢购秒杀券** @param voucherId* @return*/@Transactional@Overridepublic Result seckillVoucher(Long voucherId) {// 1、查询秒杀券SeckillVoucher voucher = seckillVoucherService.getById(voucherId);// 2、判断秒杀券是否合法if (voucher.getBeginTime().isAfter(LocalDateTime.now())) {// 秒杀券的开始时间在当前时间之后return Result.fail("秒杀尚未开始");}if (voucher.getEndTime().isBefore(LocalDateTime.now())) {// 秒杀券的结束时间在当前时间之前return Result.fail("秒杀已结束");}if (voucher.getStock() < 1) {return Result.fail("秒杀券已抢空");}// 5、秒杀券合法,则秒杀券抢购成功,秒杀券库存数量减一boolean flag = seckillVoucherService.update(new LambdaUpdateWrapper<SeckillVoucher>().eq(SeckillVoucher::getVoucherId, voucherId).setSql("stock = stock -1"));if (!flag){throw new RuntimeException("秒杀券扣减失败");}// 6、秒杀成功,创建对应的订单,并保存到数据库VoucherOrder voucherOrder = new VoucherOrder();long orderId = redisIdWorker.nextId(SECKILL_VOUCHER_ORDER);voucherOrder.setId(orderId);voucherOrder.setUserId(ThreadLocalUtls.getUser().getId());voucherOrder.setVoucherId(voucherOrder.getId());flag = this.save(voucherOrder);if (!flag){throw new RuntimeException("创建秒杀券订单失败");}// 返回订单idreturn Result.ok(orderId);}
这个代码的逻辑:
先是查询优惠卷 判断是否开秒杀 没有 返回异常结果
如果已经开始,判断是否剩余优惠卷 没有返回异常
有则扣减库存 创建订单 返回订单id
出现问题
假设线程1过来查询库存,判断出来库存大于1,正准备去扣减库存,但是还没有来得及去扣减,此时线程2过来,线程2也去查询库存,发现这个数量一定也大于1,那么这两个线程都会去扣减库存,最终多个线程相当于一起去扣减库存,此时就会出现库存的超卖问题。超卖问题是典型的多线程安全问题,针对这一问题的常见解决方案就是加锁
锁有两种:乐观锁,悲观锁
悲观锁:认为线程安全问题一定会发生,因此操作数据库之前都需要先获取锁,确保线程串行执行。 synchronized
、lock
乐观锁:认为线程安全问题不一定发生,因此不加锁,只会在更新数据库的时候去判断有没有其它线程对数据进行修改,如果没有修改则认为是安全的,直接更新数据库中的数据即可,如果修改了则说明不安全,直接抛异常或者等待重试。
乐观锁之版本号法:会有一个版本号,每次操作数据会对版本号+1,再提交回数据时,会去校验是否比之前的版本大1 ,如果大1 ,则进行操作成功,这套机制的核心逻辑在于,如果在操作过程中,版本号只比原来大1 ,那么就意味着操作过程中没有人对他进行过修改,他的操作就是安全的,如果不大1,则数据被修改过,当然乐观锁还有一些变种的处理方式比如cas
乐观锁解决超卖问题:一人一单逻辑
@Override
public Result seckillVoucher(Long voucherId) {// 1.查询优惠券SeckillVoucher voucher = seckillVoucherService.getById(voucherId);// 2.判断秒杀是否开始if (voucher.getBeginTime().isAfter(LocalDateTime.now())) {// 尚未开始return Result.fail("秒杀尚未开始!");}// 3.判断秒杀是否已经结束if (voucher.getEndTime().isBefore(LocalDateTime.now())) {// 尚未开始return Result.fail("秒杀已经结束!");}// 4.判断库存是否充足if (voucher.getStock() < 1) {// 库存不足return Result.fail("库存不足!");}// 5.一人一单逻辑// 5.1.用户idLong userId = UserHolder.getUser().getId();int count = query().eq("user_id", userId).eq("voucher_id", voucherId).count();// 5.2.判断是否存在if (count > 0) {// 用户已经购买过了return Result.fail("用户已经购买过一次!");}//6,扣减库存boolean success = seckillVoucherService.update().setSql("stock= stock -1").eq("voucher_id", voucherId).update();if (!success) {//扣减库存return Result.fail("库存不足!");}//7.创建订单VoucherOrder voucherOrder = new VoucherOrder();// 7.1.订单idlong orderId = redisIdWorker.nextId("order");voucherOrder.setId(orderId);voucherOrder.setUserId(userId);// 7.3.代金券idvoucherOrder.setVoucherId(voucherId);save(voucherOrder);return Result.ok(orderId);}
加入一人一单的逻辑,还是会有错误,并发过来,查询数据库,都不存在订单。在高并发场景下,多个请求可能同时执行数据库查询操作,此时它们都会发现 count == 0
(即没有订单)。然后这些请求都会继续执行扣减库存和创建订单的逻辑,导致多个订单被创建。“一人一单”逻辑是通过查询数据库来判断是否已经存在订单,但查询操作和插入操作之间没有加锁,导致多个请求可以同时通过检查。
解决办法:加锁。乐观锁比较适合更新数据,而现在是插入数据,所以我们需要使用悲观锁操作
超卖问题:synchronized 不断完善
@Transactional
public synchronized Result createVoucherOrder(Long voucherId) {Long userId = UserHolder.getUser().getId();// 5.1.查询订单int count = query().eq("user_id", userId).eq("voucher_id", voucherId).count();// 5.2.判断是否存在if (count > 0) {// 用户已经购买过了return Result.fail("用户已经购买过一次!");}// 6.扣减库存boolean success = seckillVoucherService.update().setSql("stock = stock - 1") // set stock = stock - 1.eq("voucher_id", voucherId).gt("stock", 0) // where id = ? and stock > 0.update();if (!success) {// 扣减失败return Result.fail("库存不足!");}// 7.创建订单VoucherOrder voucherOrder = new VoucherOrder();// 7.1.订单idlong orderId = redisIdWorker.nextId("order");voucherOrder.setId(orderId);// 7.2.用户idvoucherOrder.setUserId(userId);// 7.3.代金券idvoucherOrder.setVoucherId(voucherId);save(voucherOrder);// 7.返回订单idreturn Result.ok(orderId);
}
在方法上加一个悲观锁 ,但是这样添加锁,锁的粒度太粗了,在使用锁过程中,控制锁粒度 是一个非常重要的事情,因为如果锁的粒度太大,会导致每个线程进来都会锁住,所以我们需要去控制锁的粒度。
intern() 这个方法是从常量池中拿到数据,如果我们直接使用userId.toString() 他拿到的对象实际上是不同的对象,new出来的对象,我们使用锁必须保证锁必须是同一把,所以我们需要使用intern()方法
@Transactional
public Result createVoucherOrder(Long voucherId) {Long userId = UserHolder.getUser().getId();synchronized(userId.toString().intern()){// 5.1.查询订单int count = query().eq("user_id", userId).eq("voucher_id", voucherId).count();// 5.2.判断是否存在if (count > 0) {// 用户已经购买过了return Result.fail("用户已经购买过一次!");}// 6.扣减库存boolean success = seckillVoucherService.update().setSql("stock = stock - 1") // set stock = stock - 1.eq("voucher_id", voucherId).gt("stock", 0) // where id = ? and stock > 0.update();if (!success) {// 扣减失败return Result.fail("库存不足!");}// 7.创建订单VoucherOrder voucherOrder = new VoucherOrder();// 7.1.订单idlong orderId = redisIdWorker.nextId("order");voucherOrder.setId(orderId);// 7.2.用户idvoucherOrder.setUserId(userId);// 7.3.代金券idvoucherOrder.setVoucherId(voucherId);save(voucherOrder);// 7.返回订单idreturn Result.ok(orderId);}
}
详细写一下这个问题: 这个方法当前被spring的事务管理控制,在事务提交之前,所有的操作都是在内存中进行的临时操作,数据库的实际数据并没有被修改。
如果在方法内部加锁,锁的释放是在方法执行结束时(即 synchronized
代码块结束时),而事务的提交是在锁释放之后。如果锁释放后,事务还未提交,其他线程可能会进入 synchronized
代码块,从而导致并发问题
如何解决这个问题?
我们选择将当前方法整体包裹起来,确保事务不会出现问题
在seckillVoucher方法中,添加以下逻辑,包装事务特性,控制粒度
public Result createVoucherOrder(Long voucherId) {Long userId = UserHolder.getUser().getId();// 在方法外部加锁synchronized (userId.toString().intern()) {return createVoucherOrderTransactional(userId, voucherId);}
}@Transactional
public Result createVoucherOrderTransactional(Long userId, Long voucherId) {// 5.1.查询订单int count = query().eq("user_id", userId).eq("voucher_id", voucherId).count();// 5.2.判断是否存在if (count > 0) {// 用户已经购买过了return Result.fail("用户已经购买过一次!");}// 6.扣减库存boolean success = seckillVoucherService.update().setSql("stock = stock - 1") // set stock = stock - 1.eq("voucher_id", voucherId).gt("stock", 0) // where id = ? and stock > 0.update();if (!success) {// 扣减失败return Result.fail("库存不足!");}// 7.创建订单VoucherOrder voucherOrder = new VoucherOrder();// 7.1.订单idlong orderId = redisIdWorker.nextId("order");voucherOrder.setId(orderId);// 7.2.用户idvoucherOrder.setUserId(userId);// 7.3.代金券idvoucherOrder.setVoucherId(voucherId);save(voucherOrder);// 7.返回订单idreturn Result.ok(orderId);
}
但是以上做法依然有问题,因为你调用的方法,其实是this.的方式调用的,事务想要生效,还得利用代理来生效
在 Spring 中,事务管理是通过 AOP(面向切面编程) 实现的。具体来说:
-
Spring 会为被
@Transactional
注解标记的方法生成一个代理对象。 -
当调用被
@Transactional
注解的方法时,实际上是通过代理对象调用的,代理对象会在方法执行前后添加事务管理的逻辑(如开启事务、提交事务、回滚事务等)。
然而,如果你在同一个类中直接调用被 @Transactional
注解的方法(例如通过 this.method()
调用),那么 Spring 的代理机制会失效,事务也不会生效。
为了解决这个问题,需要确保被 @Transactional
注解的方法是通过代理对象调用的,而不是直接调用。
@Service
public class VoucherOrderService extends ServiceImpl<VoucherOrderMapper, VoucherOrder> implements IVoucherOrderService {@Autowiredprivate ISeckillVoucherService seckillVoucherService;@Autowiredprivate RedisIdWorker redisIdWorker;public Result createVoucherOrder(Long voucherId) {Long userId = UserHolder.getUser().getId();// 在方法外部加锁synchronized (userId.toString().intern()) {// 获取当前对象的代理对象IVoucherOrderService proxy = (IVoucherOrderService) AopContext.currentProxy();// 通过代理对象调用事务方法return proxy.createVoucherOrderTransactional(userId, voucherId);}}@Transactionalpublic Result createVoucherOrderTransactional(Long userId, Long voucherId) {// 5.1.查询订单int count = query().eq("user_id", userId).eq("voucher_id", voucherId).count();// 5.2.判断是否存在if (count > 0) {// 用户已经购买过了return Result.fail("用户已经购买过一次!");}// 6.扣减库存boolean success = seckillVoucherService.update().setSql("stock = stock - 1") // set stock = stock - 1.eq("voucher_id", voucherId).gt("stock", 0) // where id = ? and stock > 0.update();if (!success) {// 扣减失败return Result.fail("库存不足!");}// 7.创建订单VoucherOrder voucherOrder = new VoucherOrder();// 7.1.订单idlong orderId = redisIdWorker.nextId("order");voucherOrder.setId(orderId);// 7.2.用户idvoucherOrder.setUserId(userId);// 7.3.代金券idvoucherOrder.setVoucherId(voucherId);save(voucherOrder);// 7.返回订单idreturn Result.ok(orderId);}
}
这样就解决了当你在同一个类中直接调用方法时,调用是通过当前对象(this
)进行的,而不是通过代理对象的这个问题了。
集群下的超卖问题:分布式锁(redis)
由于现在我们部署了多个tomcat,每个tomcat都有一个属于自己的jvm,那么假设在服务器A的tomcat内部,有两个线程,这两个线程由于使用的是同一份代码,那么他们的锁对象是同一个,是可以实现互斥的,但是如果现在是服务器B的tomcat内部,又有两个线程,但是他们的锁对象写的虽然和服务器A一样,但是锁对象却不是同一个,所以线程3和线程4可以实现互斥,但是却无法和线程1和线程2实现互斥,这就是 集群环境下,syn锁失效的原因,在这种情况下,我们就需要使用分布式锁来解决这个问题。
分布式锁他应该满足一些什么样的条件
可见性:多个线程都能看到相同的结果,注意:这个地方说的可见性并不是并发编程中指的内存可见性,只是说多个进程之间都能感知到变化的意思
互斥:互斥是分布式锁的最基本的条件,使得程序串行执行
高可用:程序不易崩溃,时时刻刻都保证较高的可用性
高性能:由于加锁本身就让性能降低,所有对于分布式锁本身需要他就较高的加锁性能和释放锁性能
安全性:安全也是程序中必不可少的一环
常见的分布式锁有三种
Mysql:mysql本身就带有锁机制,但是由于mysql性能本身一般,所以采用分布式锁的情况下,其实使用mysql作为分布式锁比较少见
Redis:redis作为分布式锁是非常常见的一种使用方式,现在企业级开发中基本都使用redis或者zookeeper作为分布式锁,利用setnx这个方法,如果插入key成功,则表示获得到了锁,如果有人插入成功,其他人插入失败则表示无法获得到锁,利用这套逻辑来实现分布式锁
Zookeeper:zookeeper也是企业级开发中较好的一个实现分布式锁的方案,由于本套视频并不讲解zookeeper的原理和分布式锁的实现,所以不过多阐述
实现分布式锁时需要实现的两个基本方法:
-
获取锁:
-
互斥:确保只能有一个线程获取锁
-
非阻塞:尝试一次,成功返回true,失败返回false
-
-
释放锁:
-
手动释放
-
超时释放:获取锁时添加一个超时时间
-
分布式锁版本一
利用setnx方法进行加锁,同时增加过期时间,防止死锁,此方法可以保证加锁和增加过期时间具有原子性
private static final String KEY_PREFIX="lock:"
@Override
public boolean tryLock(long timeoutSec) {// 获取线程标示String threadId = Thread.currentThread().getId()// 获取锁Boolean success = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(KEY_PREFIX + name, threadId + "", timeoutSec, TimeUnit.SECONDS);return Boolean.TRUE.equals(success);
}
释放锁
public void unlock() {//通过del删除锁stringRedisTemplate.delete(KEY_PREFIX + name);
}
修改业务代码
@Overridepublic Result seckillVoucher(Long voucherId) {// 1.查询优惠券SeckillVoucher voucher = seckillVoucherService.getById(voucherId);// 2.判断秒杀是否开始if (voucher.getBeginTime().isAfter(LocalDateTime.now())) {// 尚未开始return Result.fail("秒杀尚未开始!");}// 3.判断秒杀是否已经结束if (voucher.getEndTime().isBefore(LocalDateTime.now())) {// 尚未开始return Result.fail("秒杀已经结束!");}// 4.判断库存是否充足if (voucher.getStock() < 1) {// 库存不足return Result.fail("库存不足!");}Long userId = UserHolder.getUser().getId();//创建锁对象SimpleRedisLock lock = new SimpleRedisLock("order:" + userId, stringRedisTemplate);//RLock lock = redissonClient.getLock("lock:order:" + userId);boolean isLock = lock.tryLock();if (!isLock) {//获取锁失败 返回错误return Result.fail("禁止重复下单");}try {//获取代理对象(事务)IVoucherOrderService proxy = (IVoucherOrderService) AopContext.currentProxy();return proxy.createVoucherOrder(voucherId);} catch (IllegalStateException e) {throw new RuntimeException(e);} finally {//解锁lock.unlock();}}@Transactionalpublic void createVoucherOrder(VoucherOrder voucherOrder) {//一人一单Long userId = UserHolder.getUser().getId();//查询订单int count = query().eq("user_id", userId).eq("voucher_id", voucherOrder).count();//if (count > 0) {log.error("用户已经购买过该优惠券");}//5,扣减库存boolean success = seckillVoucherService.update().setSql("stock = stock -1") //set stock = stock - 1.eq("voucher_id", voucherOrder).gt("stock", 0)//where id= ? and stock > 0;.update();if (!success) {//扣减库存log.info("库存不足!");}//6.创建订单save(voucherOrder);}
出现问题:误删锁
持有锁的线程在锁的内部出现了阻塞,导致他的锁自动释放,这时其他线程,线程2来尝试获得锁,就拿到了这把锁,然后线程2在持有锁执行过程中,线程1反应过来,继续执行,而线程1执行过程中,走到了删除锁逻辑,此时就会把本应该属于线程2的锁进行删除,这就是误删别人锁的情况。
解决方案:解决方案就是在每个线程释放锁的时候,去判断一下当前这把锁是否属于自己,如果属于自己,则不进行锁的删除,假设还是上边的情况,线程1卡顿,锁自动释放,线程2进入到锁的内部执行逻辑,此时线程1反应过来,然后删除锁,但是线程1,一看当前这把锁不是属于自己,于是不进行删除锁逻辑,当线程2走到删除锁逻辑时,如果没有卡过自动释放锁的时间点,则判断当前这把锁是属于自己的,于是删除这把锁。
分布式锁版本二:防止误删锁
添加锁
@Overridepublic boolean tryLock(long timeOutSec) {//获取线程标示String threadId = ID_PREFIX + Thread.currentThread().getId();//获取锁Boolean success = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(KEY_PREFIX + name, threadId, timeOutSec, TimeUnit.SECONDS);//自动拆箱 可能有空指针的安全风险return Boolean.TRUE.equals(success);}
释放锁
public void unlock() {//获取线程标识String threadID = ID_PREFIX + Thread.currentThread().getName();//判断标示是否一致String id = stringRedisTemplate.opsForValue().get(KEY_PREFIX + name);if (threadID.equals(id)) {//释放锁stringRedisTemplate.delete(KEY_PREFIX + name);}}
这个优化主要解决了释放锁时的原子性问题。说到底也是锁超时释放的问题(业务代码不变)
分布式锁的原子性问题
线程1现在持有锁之后,在执行业务逻辑过程中,他正准备删除锁,而且已经走到了条件判断的过程中,比如他已经拿到了当前这把锁确实是属于他自己的,正准备删除锁,但是此时他的锁到期了,那么此时线程2进来,但是线程1他会接着往后执行,当他卡顿结束后,他直接就会执行删除锁那行代码,相当于条件判断并没有起到作用(已经确定锁是自己的锁了,于是直接就删除了锁,结果删的是线程2的锁),这就是删锁时的原子性问题,之所以有这个问题,是因为线程1的拿锁,比锁,删锁,实际上并不是原子性的,我们要防止刚才的情况发生
根本原因是 判断锁和删除锁的操作不是原子性的。
分布式锁版本三:Lua脚本
Redis提供了Lua脚本功能,在一个脚本中编写多条Redis命令,确保多条命令执行时的原子性。
释放锁的业务流程是这样的
1、获取锁中的线程标示
2、判断是否与指定的标示(当前线程标示)一致
3、如果一致则释放锁(删除)
4、如果不一致则什么都不做
public class SimpleRedisLock implements ILock {private String name;private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;public SimpleRedisLock(String name, StringRedisTemplate stringRedisTemplate) {this.name = name;this.stringRedisTemplate = stringRedisTemplate;}private static final String KEY_PREFIX = "lock:";private static final String ID_PREFIX = UUID.randomUUID().toString(true) + "-";private static final DefaultRedisScript<Long> UNLOCK_SCRIPT;// 加载lua脚本static {UNLOCK_SCRIPT = new DefaultRedisScript<>();UNLOCK_SCRIPT.setLocation(new ClassPathResource("unlock.lua"));UNLOCK_SCRIPT.setResultType(Long.class);}@Overridepublic boolean tryLock(long timeOutSec) {//获取线程标示String threadId = ID_PREFIX + Thread.currentThread().getId();//获取锁Boolean success = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(KEY_PREFIX + name, threadId, timeOutSec, TimeUnit.SECONDS);//自动拆箱 可能有空指针的安全风险return Boolean.TRUE.equals(success);}@Overridepublic void unlock() {//基于lua脚本 提前读取脚本stringRedisTemplate.execute(UNLOCK_SCRIPT,Collections.singletonList(KEY_PREFIX + name), ID_PREFIX + Thread.currentThread().getId());}
}
-- 创建线程标示与锁中的标示是否一致
if (redis.call('GET', KEYS[1]) == ARGV[1]) then-- 释放锁del keyreturn redis.call('DEL', KEYS[1])
end
return 0
业务代码还是不用动 只是修改了删除锁的部分
Redission 《白雪》
基于setnx实现的分布式锁存在下面的问题:
重入问题:重入问题是指 获得锁的线程可以再次进入到相同的锁的代码块中,可重入锁的意义在于防止死锁,比如HashTable这样的代码中,他的方法都是使用synchronized修饰的,假如他在一个方法内,调用另一个方法,那么此时如果是不可重入的,不就死锁了吗?所以可重入锁他的主要意义是防止死锁,我们的synchronized和Lock锁都是可重入的。
不可重试:是指目前的分布式只能尝试一次,我们认为合理的情况是:当线程在获得锁失败后,他应该能再次尝试获得锁。
超时释放:我们在加锁时增加了过期时间,这样的我们可以防止死锁,但是如果卡顿的时间超长,虽然我们采用了lua表达式防止删锁的时候,误删别人的锁,但是毕竟没有锁住,有安全隐患
主从一致性: 如果Redis提供了主从集群,当我们向集群写数据时,主机需要异步的将数据同步给从机,而万一在同步过去之前,主机宕机了,就会出现死锁问题。
Redisson实现分布式锁
(1)依赖
(2)配置
@Configuration
public class RedissonConfig {@Beanpublic RedissonClient redissonClient(){// 配置Config config = new Config();config.useSingleServer().setAddress("redis://192.168.100.128:6379").setPassword("123456");// 创建RedissonClient对象return Redisson.create(config);}
}
此外还有一种引入方式,可以引入 redission 的 starter 依赖,然后在yml文件中配置Redisson,但是不推荐这种方式,因为他会替换掉 Spring官方 提供的这套对 Redisson 的配置
业务
tryLock():它会使用默认的超时时间和等待机制。具体的超时时间是由 Redisson 配置文件或者自定义配置决定的。
tryLock(long time, TimeUnit unit):它会在指定的时间内尝试获取锁(等待time后重试),如果获取成功则返回 true,表示获取到了锁;如果在指定时间内(Redisson内部默认指定的)未能获取到锁,则返回 false。
tryLock(long waitTime, long leaseTime, TimeUnit unit):指定等待时间为watiTime,如果超过 leaseTime 后还没有获取锁就直接返回失败