Springboot实战——黑马点评之互斥锁
Springboot黑马点评(3)——优惠券秒杀
【还剩Redisson的最后两节没测试 后续补上】
另外，后期单独整理一份关于分布式锁笔记
1 优惠券秒杀实现
1.1 用户-优惠券订单设计
1.1.1 全局ID生成器
使用数据库自增ID作为订单ID存在问题
1.1.2 考虑全局唯一ID生成逻辑
- 时间戳(Long类型 31bit):采取将当前时间与标定时间(自设定一个历史时间)相减,将其秒数相减，采用纪元秒数方法（不可时间节点之间直接相减）
long timeInSeconds = localDateTime.toEpochSecond(ZoneOffset.UTC);
当我们把本地日期时间localDateTime如2019-11-15T13:15:30转换为纪元秒时，那么结果将是1970-01-01T00:00:00Z到2019-11-15T13:15:30的时间差距，单位为秒，这也是我们平时说的时间戳
- 序列号(直接调用StringRedisTemplate中针对value值的自增长 即
opsValueFor().increment())
对于该部分id的生成，对应的key需要特殊考虑：
1）考虑到不同业务对应的下单序列值 要拼接keyPrefix作为业务区分
2）考虑到使用相同key对该业务的id无限制地自增，将超出Redis中对于键值的最大数量限制，且不同时间批次下单的用户没有区分度，会造成冗余，使用用户下单的当天日期作为key拼接进去，便于统计当日下单订单数
- 拼接得到总id
总id值 = 时间戳值左移32位（空余出序列号的位数）再和序列号作 “或” 运算
1.2 简单的秒杀券下单逻辑
数据库表中维护普通优惠券voucher以及秒杀优惠券killVoucher，秒杀优惠券除了具备普通优惠券的一般属性外，还具备库存、秒杀开始时间、秒杀结束时间。
1.2.1 用户下单秒杀券的逻辑：
（秒杀的前提是查验该用户是否登录状态，通用拦截器首先在该接口的最前端取到请求头的用户信息，添加到该请求对应的threadlocal中，统一刷新所有请求登录用户/非登录用户的ttl，再经过前置登录拦截器查验threadlocal中用户是否为空即验证某些必须登录才能访问的接口）
鉴权后，接口首先检查当前时间是否在秒杀时间段内，其次检查该秒杀券的库存是否为0，两层逻辑检查完之后，即可扣减该秒杀券的库存-1
创建用户-秒杀券的订单记录
1.2.2 超卖问题
聚合报告显示并没有让100个线程生成100个订单，即成功率100/200
即 多线程并发安全问题
1.2.3 超卖问题的解决方案
- 乐观锁：
【乐观锁存在的弊端】
乐观锁容易在短时间内阻碍多线程争取足够库存 导致成功率极低
所以 改变约束条件：stock>0 提高并发的成功率
（还有分段加锁方案）
1.3 一人一单逻辑实现
在建立订单时查询该用户id和该优惠券id的订单是否存在，需要保证相同优惠券 一人只能下一单，如果存在则扣除库存失败且不建立该订单。
但是该逻辑存在线程并发的问题，当同一用户的多线程并发访问时，将同时查询到订单不存在而创建新的订单，还是会存在一人多单。
1.3.1 解决一人多单问题
-
单机模式下解决方法：悲观锁
（因为该业务是在查询数据而非修改数据，无法作类似乐观锁似的修改检查）
由于Transaction注解(事务注解)要处理的表单数据处理是在该代码块结束的时候提交事务，所以要保证加锁在提交事务之后释放锁，保证该事务处理已完成。（难点）
-
集群模式下解决方法：分布式锁
但synchronized()互斥锁 在多实例分布式部署到多台机器上 形成负载均衡的集群时存在问题
模拟多机部署环境
调用nginx(8080)ip来访问模拟集群，在nginx端下同一用户请求该集群，由于负载均衡，请求会在集群中平均传到各个服务实例上，然而互斥锁只在同一实例中生效
(1) 集群模式下采用synchronized()存在的问题
不加锁的正常查询创建订单逻辑：
加锁后
加锁存在于集群模式中：
(2) 考虑使用“分布式”锁
“分布式锁”：在分布式系统或者集群模式下，多线程可见且互斥的锁。
- 多线程可见：设置在JVM外部的锁
- MySQL：MySQL中的事务执行/写业务执行时，会自动分配一个互斥锁
(3) Redis实现“互斥”锁
对于Redis实现互斥锁的问题，如果系统中的某个机器或微服务宕机了，其申请的setnx键值对将持续保留在系统中（即 持续加锁中），其他服务无法实现请求，将出现死锁的局面。
实现Redis分布式锁初级版本
初级版本存在的问题：
改造分布式锁初级版本
之前用的是 线程id（自动递增）
集群模式下 每个jvm都维护一列递增的线程id 容易存在重复的线程标识
因此 借助UUID+线程ID来避免重复
模拟当其一任务未结束的线程的key过期时，该并发任务解锁，其他线程获得锁之后，该任务尝试解锁时，核对了键值对中包含的线程信息，发现与自己的线程标识并不匹配，避免了误删其他线程锁的情况
判断完 释放前阻塞
Redis的事务和mysql的事务Transaction不同：
编写lua脚本
基于Redis实现的弊端
- 可重入锁
在Redis实现基础上的改造方法：
改变之前字符串存储的方式，value存入类型改为HashMap，用来存储该线程方法嵌套加锁放锁时，每一层嵌套作各自的标记。
每一层嵌套加锁时，判断该key是否存在，进一步判断key内部存储的线程标识是否嵌套调用该方法的线程标识，修改其嵌套加锁标记+1
每一层嵌套放锁时，判断该key存储的线程标识是否嵌套调用该方法的线程标识，修改其嵌套加锁标记-1，若修改结果为0则意味着该嵌套是最后一层，放锁即结束线程所有的任务，这时便可删除该键值了。
