[整理] 一个简单版本的秒杀系统设计

目录

简单版本的，只用于并发比较小的场景。
常用的三种设计策略：1.写入内存而不是写入硬盘；2.异步处理而不是同步处理；3.分布式处理；这里只用了1。
另外不涉及前端，也不涉及机器秒杀和安全策略。

秒杀系统的难点

  • 高并发、负载压力大
  • 竞争资源有限
  • 对其它业务有影响
  • 提防黄牛党

秒杀系统的场景

  • 商品抢购
  • 群红包
  • 优惠券领取
  • 抢火车票
  • 在线预约

设计原则

页面 -> 站点 -> 服务 -> 数据库

  • 尽量将压力拦截在上游
    系统的瓶颈往往在数据库，数据库并发能力有限。

  • 充分利用缓存
    读多写少意味着必须充分利用缓存

  • 热点隔离

    • 业务隔离（预售报名、分时段）
      将秒杀业务独立出来，尽量不与其他业务关联，以减少对其他业务的依赖性。譬如秒杀业务只保留用户id，商品id，数量等重要属性，通过中间件发送给业务系统，完成后续的处理。

    • 系统隔离
      将秒杀业务单独部署，以减少对其他业务服务器的压力。

    • 数据隔离
      由于秒杀对DB的压力很大，将DB单独部署，不与其他业务DB放一起，避免对DB的压力。

使用DB完成秒杀系统

1. 初始化项目

以Springboot，mysql，jpa为技术方案。
新建Springboot项目，pom如下

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
	xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
	<modelVersion>4.0.0</modelVersion>
 
	<groupId>com.tianyalei</groupId>
	<artifactId>common</artifactId>
	<version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
	<packaging>jar</packaging>
 
	<name>common</name>
	<description>Demo project for Spring Boot</description>
 
	<parent>
		<groupId>org.springframework.boot</groupId>
		<artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
		<version>1.5.2.RELEASE</version>
		<relativePath/> <!-- lookup parent from repository -->
	</parent>
 
	<properties>
		<project.build.sourceEncoding>UTF-8</project.build.sourceEncoding>
		<project.reporting.outputEncoding>UTF-8</project.reporting.outputEncoding>
		<java.version>1.8</java.version>
	</properties>
 
	<dependencies>
		<dependency>
			<groupId>org.springframework.boot</groupId>
			<artifactId>spring-boot-devtools</artifactId>
			<optional>true</optional><!-- optional=true,依赖不会传递，该项目依赖devtools；之后依赖myboot项目的项目如果想要使用devtools，需要重新引入 -->
		</dependency>
		<dependency>
			<groupId>org.springframework.boot</groupId>
			<artifactId>spring-boot-starter-data-jpa</artifactId>
		</dependency>
		<dependency>
			<groupId>org.springframework.boot</groupId>
			<artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
		</dependency>
		<dependency>
			<groupId>mysql</groupId>
			<artifactId>mysql-connector-java</artifactId>
			<scope>runtime</scope>
		</dependency>
		<dependency>
			<groupId>com.alibaba</groupId>
			<artifactId>druid</artifactId>
			<version>1.0.18</version>
		</dependency>
		<dependency>
			<groupId>org.springframework.boot</groupId>
			<artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
			<scope>test</scope>
		</dependency>
	</dependencies>
 
	<build>
		<plugins>
			<plugin>
				<groupId>org.springframework.boot</groupId>
				<artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
			</plugin>
		</plugins>
	</build>
</project>

avaBean

import javax.persistence.*;

@Entity
public class GoodInfo {
    @Id
    @GeneratedValue(strategy = GenerationType.AUTO)
    private Integer id;
    //数量
    private int amount;
    //商品编码
    @Column(unique = true)
    private String code;
 
    public Integer getId() {
        return id;
    }
 
    public void setId(Integer id) {
        this.id = id;
    }
 
    public int getAmount() {
        return amount;
    }
 
    public void setAmount(int amount) {
        this.amount = amount;
    }
 
    public String getCode() {
        return code;
    }
 
    public void setCode(String code) {
        this.code = code;
    }
}

dao层，注意一下sql语句，where条件中的amount - count >= 0是关键，该语句能严格保证不超卖。

import org.springframework.data.jpa.repository.Modifying;
import org.springframework.data.jpa.repository.Query;
import org.springframework.data.repository.CrudRepository;
 
public interface GoodInfoRepository extends CrudRepository<GoodInfo, Integer> {
    @Query("update GoodInfo set amount = amount - ?2 where code = ?1 and amount - ?2 >= 0")
    @Modifying
    int updateAmount(String code, int count);
}

service接口

public interface GoodInfoService {
    void add(GoodInfo goodInfo);
    void delete(GoodInfo goodInfo);
    int update(String code, int count);
}

Service实现类

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Service;
import org.springframework.transaction.annotation.Transactional;
 
@Service("db")
public class GoodInfoDbService implements GoodInfoService {
 
    @Autowired
    private GoodInfoRepository goodInfoRepository;
 
    @Transactional
    public int update(String code, int count) {
        return goodInfoRepository.updateAmount(code, count);
    }
 
    public void add(GoodInfo goodInfo) {
        goodInfoRepository.save(goodInfo);
    }
 
    public void delete(GoodInfo goodInfo) {
        goodInfoRepository.deleteAll();
    }
}

yml配置文件

pring:
  jpa:
    database: mysql
    show-sql: true
    hibernate:
      ddl-auto: update
  datasource:
      type: com.alibaba.druid.pool.DruidDataSource
      driver-class-name: com.mysql.jdbc.Driver
      url: jdbc:mysql://localhost:3306/test
      username: root
      password:
  redis:
        host: localhost
        port: 6379
        password:
        pool:
          max-active: 8
          max-idle: 8
          min-idle: 0
          max-wait: 10000
  profiles:
    active: dev
server:
  port: 8080

以上即是基本配置。

2. 模拟并发访问抢购

新建junit测试类

import org.junit.After;
import org.junit.Before;
import org.junit.Test;
import org.junit.runner.RunWith;
import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;
import org.springframework.test.context.junit4.SpringRunner;
 
import javax.annotation.Resource;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;

@RunWith(SpringRunner.class)
@SpringBootTest
public class MyTest {
 
    @Resource(name = "db")
    private GoodInfoService service;
 
    private String goodCode = "iphone7";
    /**
     * 机器总数量
     */
    private int goodAmount = 100;
    /**
     * 并发量
     */
    private int threadNum = 200;
 
    //销售量
    private int goodSale = 0;
 
    //买成功的数量
    private int accountNum = 0;
    //买成功的人的ID集合
    private List<Integer> successUsers = new ArrayList<>();
 
    private GoodInfo goodInfo;
 
    /*当创建 CountDownLatch 对象时，对象使用构造函数的参数来初始化内部计数器。每次调用 countDown() 方法,
     CountDownLatch 对象内部计数器减一。当内部计数器达到0时， CountDownLatch 对象唤醒全部使用 await() 方法睡眠的线程们。*/
    private CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(threadNum);
 
    @Test
    public void contextLoads() {
        for (int i = 0; i < threadNum; i++) {
            new Thread(new UserRequest(goodCode, 7, i)).start();
            countDownLatch.countDown();
        }
 
        //让主线程等待200个线程执行完，休息2秒，不休息的话200条线程还没执行完，就打印了
        try {
            Thread.sleep(2000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("-----------购买成功的用户数量----------为" + accountNum);
        System.out.println("-----------销售量--------------------为" + goodSale);
        System.out.println("-----------剩余数量------------------为" + (goodAmount - goodSale));
        System.out.println(successUsers);
    }
 
    private class UserRequest implements Runnable {
 
        private String code;
        private int buyCount;
        private int userId;
 
        public UserRequest(String code, int buyCount, int userId) {
            this.code = code;
            this.buyCount = buyCount;
            this.userId = userId;
        }
 
        @Override
        public void run() {
            try {
                //让线程等待，等200个线程创建完一起执行
                countDownLatch.await();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            //如果更新数据库成功，也就代表购买成功了
            if (service.update(code, buyCount) > 0) {
                //对service加锁，因为很多线程在访问同一个service对象，不加锁将导致购买成功的人数少于预期，且数量不对，可自行测试
                synchronized (service) {
                    //销售量
                    goodSale += buyCount;
                    accountNum++;
                    //收录购买成功的人
                    successUsers.add(userId);
                }
            }
        }
    }
 
    @Before
    public void add() {
        goodInfo = new GoodInfo();
        goodInfo.setCode(goodCode);
        goodInfo.setAmount(goodAmount);
        service.add(goodInfo);
    }
 
    @After
    public void delete() {
        service.delete(goodInfo);
    }
}

注意，由于是模拟并发，需要保证200个线程同时启动去访问数据库，所以使用了CountDownLatch类，在调用UserRequest线程的start方法后，会先进入await状态，等待200个线程创建完毕后，一起执行。

注意，由于是多线程操作service，必然导致数据不同步，所以需要对service加synchronize锁，来保证service的update方法能够正确执行。如果不加，可以自行测试，会导致少卖。
运行该测试类，看打印的结果。

可以多次运行，并修改每个人的购买数量、总商品数量、线程数，看看结果是否正确。

如修改为每人购买8个

mysql支持的并发访问量有限，倘若并发量较小，可以采用上面的update的sql就能控制住，否则要使用nosql。

使用Redis完成秒杀系统

1. 修改代码

新建一个redis的service实现类

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.data.redis.core.StringRedisTemplate;
import org.springframework.stereotype.Service;

@Service("redis")
public class GoodInfoRedisService implements GoodInfoService {
    @Autowired
    private StringRedisTemplate redisTemplate;
 
    @Override
    public void add(GoodInfo goodInfo) {
        redisTemplate.opsForValue().set(goodInfo.getCode(), goodInfo.getAmount() + "");
    }
 
    @Override
    public void delete(GoodInfo goodInfo) {
        redisTemplate.delete(goodInfo.getCode());
    }
 
    @Override
    public int update(String code, int count) {
        if (redisTemplate.opsForValue().increment(code, -count) < 0) {
            return -1;
        }
        return 1;
    }
}

我们使用RedisTemplate的increment来保证操作的原子性。

注意一下update方法，如果剩余数量小于0，则返回失败。

由于使用了RedisTemplate，需要先配置一下。

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.data.redis.connection.jedis.JedisConnectionFactory;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
import org.springframework.data.redis.core.StringRedisTemplate;
 
@SpringBootApplication
public class CommonApplication {
 
	@Bean
	public RedisTemplate getRedisTemplate(JedisConnectionFactory jedisConnectionFactory) {
		RedisTemplate redisTemplate = new StringRedisTemplate();
		redisTemplate.setConnectionFactory(jedisConnectionFactory);
		return redisTemplate;
	}
 
	public static void main(String[] args) {
		SpringApplication.run(CommonApplication.class, args);
	}
}

2. 测试

将MyTest中的Service接口填充为redis

@Resource(name = "redis")
    private GoodInfoService service;

其他的不用变，直接运行即可。

可以看到redis同样完成了抢购资格的分配。

posted @ 2020-12-19 20:45  哆啦梦乐园  阅读(288)  评论(1)  编辑  收藏  举报