基于代码实操SpringBoot、Redis、LUA秒杀系统

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前言

那些吧redis基本的东西学的差不多了，却没有做过什么具体的项目实践的，可以看看这篇文章做一个项目来巩固知识。

相关需求&说明

一般来说秒杀系统的功能不会很多，有：

1. 制定秒杀计划。在某天几点开始，售卖什么商品，准备卖多少个，持续多久。
2. 展示秒杀计划列表。一般都是显示当天的，8点卖一些，10点卖一些这种。
3. 商品详情页。
4. 下单购买。
5. 等等

本文主要目的还是用代码实现一下防止商品超卖的功能，所以像制定秒杀计划，展示商品等功能就不着重写了。

还有电商的商品主要是SPU(例如iPhone 12，iPhone 11就是两个SPU)及SKU(例如iPhone 12 64G 白色，iPhone 12 128G 黑色就是两个SKU)的处理，展示的是SPU，购买扣库存的是SKU，本文为了方便，就直接用product来替代了。

下单购买还会有一些前置条件，比如要经过风控系统，确认你是不是黄牛;营销系统，有没有相关的优惠券，虚拟货币之类的。

下单完成还要走库管、物流，还有积分之类的，本文就不涉及了。 本文不涉及数据库，一切都在Redis上操作，不过还是想说一下数据库与缓存数据一致性的问题。

如果我们的系统并发不高，数据库撑得住，则直接操作数据库即可，为防止超卖，可以采用：

悲观锁

select * from SKU表 where sku_id=1 for update; 

乐观锁

update SKU表 set stock=stock-1 where sku_id=1 and update_version=旧版本号; 

果并发高一些，例如商品详情页一般并发最高，为了减少数据库的压力，都会使用Redis等缓存，为了保证数据库与Redis的一致性，多是采用“修改后删除”方案。 但是这个方案在更高并发情况下，如C10K、C10M等，在修改数据库并删除Redis内容的一瞬间，大量查询并发会传导至数据库，产生异常。 这种情况，SPU详情这种接口就坚决不能与数据库连接起来。 步骤应该是：

1. B端管理系统操作数据库(这个并发不会高)。
2. 数据入库后，发送消息给MQ。
3. 相关处理程序在接收到订阅的MQ的Topic后，从数据库取出信息，放入Redis。
4. 相关服务接口只从Redis取数据。

代码实现

在实际项目中，建议将ToC端的秒杀产品相关接口组合为一个微服务，product-server。售卖接口组合为一个微服务，order-server。可以参考之前的Spring Cloud系列文章进行编码，本文就简单使用了一个Spring Boot工程。

秒杀计划实体类

省略get/set

public class SecKillPlanEntity implements Serializable { 
    private static final long serialVersionUID = 8866797803960607461L; 
 
    /** 
     * id 
     */ 
    private Long id; 
 
    /** 
     * 商品id 
     */ 
    private Long productId; 
 
    /** 
     * 商品名称 
     */ 
    private String productName; 
 
    /** 
     * 价格 单位：分 
     */ 
    private Long price; 
 
    /** 
     * 划线价 单位：分 
     */ 
    private Long linePrice; 
 
    /** 
     * 库存数 
     */ 
    private Long stock; 
 
    /** 
     * 一个用户只买一件商品标识 0否1是 
     */ 
    private int buyOneFlag; 
 
    /** 
     * 计划状态 0未提交，1已提交 
     */ 
    private int planStatus; 
 
    /** 
     * 开始时间 
     */ 
    private Date startTime; 
 
    /** 
     * 结束时间 
     */ 
    private Date endTime; 
 
    /** 
     * 创建时间 
     */ 
    private Date createTime; 
} 

说明：

正如前文所说，秒杀的商品应该展示的是SPU，售卖扣库存的是SKU，本文为了方便，只用product来替代。

用户购买秒杀商品，有两种方式：

• 一个用户只允许购买一件。
• 一个用户可以多次购买多件。

所以本类使用buyOneFlag做标识。

planStatus代表本次秒杀是否真正执行。0不展示给C端，不进行售卖;1展示给C端，进行售卖。

添加秒杀计划&查询秒杀计划

@RestController 
public class ProductController { 
 
    @Resource 
    private RedisTemplate<String, String> redisTemplate; 
 
    // 随机生成秒杀计划设置到Redis中 
    @GetMapping("/addSecKillPlan") 
    @ResponseBody 
    public DefaultResult<List<SecKillPlanEntity>> addSecKillPlan(@RequestParam("saledate") String saleDate) { 
        DateTimeFormatter dtf = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm:ss"); 
        Random rand = new Random(); 
        Gson gson = new Gson(); 
        List<SecKillPlanEntity> list = Lists.newArrayList(); 
 
        for (int i = 0; i < 10; i++) { 
            long productId = rand.nextInt(100) + 1; 
            long price = rand.nextInt(100) + 1; 
            long stock = rand.nextInt(100) + 1; 
 
            String saleStartTime = " 10:00:00"; 
            String saleEndTime = " 12:00:00"; 
            int buyOneFlag = 0; 
            if (i > 4) { 
                saleStartTime = " 14:00:00"; 
                saleEndTime = " 16:00:00"; 
                buyOneFlag = 1; 
            } 
 
            SecKillPlanEntity entity = new SecKillPlanEntity(); 
            entity.setId(i + 1L); 
            entity.setProductId(productId); 
            entity.setProductName("商品" + productId); 
            entity.setBuyOneFlag(buyOneFlag); 
            entity.setLinePrice(999999L); 
            entity.setPlanStatus(1); 
            entity.setPrice(price * 100); 
            entity.setStock(stock); 
            entity.setEndTime(Date 
                    .from(LocalDateTime.parse(saleDate + saleEndTime, dtf).atZone(ZoneId.systemDefault()).toInstant())); 
            entity.setStartTime(Date.from( 
                    LocalDateTime.parse(saleDate + saleStartTime, dtf).atZone(ZoneId.systemDefault()).toInstant())); 
            entity.setCreateTime(new Date()); 
 
            // 商品详情写入Redis 
            ValueOperations<String, String> setProduct = redisTemplate.opsForValue(); 
            setProduct.set("product_" + productId, gson.toJson(entity)); 
            // 写入库存 
            if (buyOneFlag == 1) { 
                // 一个用户只买一件商品 
                // 商品购买用户Set 
                redisTemplate.opsForSet().add("product_buyers_" + productId, ""); 
                // 商品库存 
                for (int j = 0; j < stock; j++) { 
                    redisTemplate.opsForList().leftPush("product_one_stock_" + productId, "1"); 
                } 
            } else { 
                // 用户可买多个 
                redisTemplate.opsForValue().set("product_stock_" + productId, stock + ""); 
            } 
            list.add(entity); 
            System.out.println(gson.toJson(entity)); 
        } 
        redisTemplate.opsForValue().set("seckill_plan_" + saleDate, gson.toJson(list)); 
 
        return DefaultResult.success(list); 
    } 
 
    @GetMapping("/findSecKillPlanByDate") 
    @ResponseBody 
    public DefaultResult<List<SecKillPlanEntity>> findSecKillPlanByDate(@RequestParam("saledate") String saleDate) { 
        Gson gson = new Gson(); 
        String planJson = redisTemplate.opsForValue().get("seckill_plan_" + saleDate); 
        List<SecKillPlanEntity> list = gson.fromJson(planJson, new TypeToken<List<SecKillPlanEntity>>() { 
        }.getType()); 
        // 设置新的库存 
        for (SecKillPlanEntity entity : list) { 
            if (entity.getBuyOneFlag() == 1) { 
                long newStock = redisTemplate.opsForList().size("product_one_stock_" + entity.getProductId()); 
                entity.setStock(newStock); 
            } else { 
                long newStock = Long 
                        .parseLong(redisTemplate.opsForValue().get("product_stock_" + entity.getProductId())); 
                entity.setStock(newStock); 
            } 
        } 
        return DefaultResult.success(list); 
    } 
} 

 说明：

• addSecKillPlan就是随机生成10个售卖计划，有仅售一件的，也有售多件的。并将相关数据压入Redis。
• seckill_plan_日期，代表某日的所有秒杀计划，列表展示用。
• product_商品ID，代表某商品信息，详情页使用。
• product_one_stock_商品ID，代表仅售一件商品的库存数，值是List，有多少库存，就往里面push多少个“1”。
• product_buyers_商品ID，代表仅售一件商品的购买者，已购买过的用户不允许再买。
• product_stock_商品ID，代表可售多件商品的库存数，值是库存数。

findSecKillPlanByDate，展示某日秒杀售卖计划。库存数从库存相关的两个KEY取。

LUA脚本

仅售一件buyone.lua：

--商品库存Key product_one_stock_XXX 
local stockKey = KEYS[1] 
--商品购买用户记录Key product_buyers_XXX 
local buyersKey = KEYS[2] 
--用户ID 
local uid = KEYS[3] 
--校验用户是否已经购买 
local result=redis.call("sadd" , buyersKey , uid ) 
if(tonumber(result)==1) 
then  
    --没有购买过，可以购买 
    local stock=redis.call("lpop" , stockKey ) 
    --除了nil和false，其他值都是真（包括0） 
    if(stock) 
    then  
        --有库存 
        return 1 
    else 
        --没有库存 
        return -1 
    end 
else 
    --已经购买过 
    return -3 
end 

 可售多件buymore.lua：

--商品Key 
local key = KEYS[1] 
--购买数 
local val = ARGV[1] 
--现有总库存 
local stock = redis.call("GET", key) 
if (tonumber(stock)<=0)  
then 
    --没有库存 
    return -1 
else 
    --获取扣减后的总库存=总库存-购买数 
    local decrstock=redis.call("DECRBY", key, val) 
    if(tonumber(decrstock)>=0) 
    then 
        --扣减购买数后没有超卖，返回现库存 
        return decrstock 
    else 
        --超卖了，把扣减的再加回去 
        redis.call("INCRBY", key, val) 
        return -2 
    end 
end 

说明：

1、仅售一件。先把购买者的ID用命令“sadd”进product_buyers_商品ID，如果返回1，代表此用户之前没有购买过，否则返回-3，已经购买过。

• 在从product_one_stock_商品ID中lpop出数值，如果还有库存，必会返回1，有库存，否则就是nil，无库存。

2.、可售多件。之前讲过，不再描述。 将两个lua文件，放在Spring Boot工程的resources目录下。

售卖接口

@RestController 
public class OrderController { 
 
    @Resource 
    private RedisTemplate<String, String> redisTemplate; 
 
    @GetMapping("/addOrder") 
    @ResponseBody 
    public DefaultResult<Void> addOrder(@RequestParam("uid") long userId, @RequestParam("pid") long productId, 
            @RequestParam("quantity") int quantity) { 
        Gson gson = new Gson(); 
        String productJson = redisTemplate.opsForValue().get("product_" + productId); 
        SecKillPlanEntity entity = gson.fromJson(productJson, SecKillPlanEntity.class); 
        //TODO 要校验售卖计划是否已提交，是否到了售卖时间 
        long code = 0; 
        if (entity.getBuyOneFlag() == 1) { 
            // 用户只买一件 
            code = this.buyOne("product_one_stock_" + productId, "product_buyers_" + productId, userId); 
        } else { 
            // 用户买多件 
            code = this.buyMore("product_stock_" + productId, quantity); 
        } 
        DefaultResult<Void> result = DefaultResult.success(null); 
        // 错误代码的处理应该使用ENUM，本文就节省了 
        if (code < 0) { 
            result.setCode(code); 
            if (code == -1) { 
                result.setMsg("没有库存"); 
            } else if (code == -2) { 
                result.setMsg("库存不足"); 
            } else if (code == -3) { 
                result.setMsg("已经购买过"); 
            } 
        } 
        return result; 
    } 
 
    private Long buyOne(String stockKey, String buysKey, long userId) { 
        DefaultRedisScript<Long> defaultRedisScript = new DefaultRedisScript<Long>(); 
        defaultRedisScript.setResultType(Long.class); 
        defaultRedisScript.setScriptSource(new ResourceScriptSource(new ClassPathResource("buyone.lua"))); 
        // "{pre}:" 
        List<String> keys = Lists.newArrayList(stockKey, buysKey, userId + ""); 
 
        Long result = redisTemplate.execute(defaultRedisScript, keys, ""); 
 
        return result; 
    } 
 
    private Long buyMore(String stockKey, int quantity) { 
        DefaultRedisScript<Long> defaultRedisScript = new DefaultRedisScript<Long>(); 
        defaultRedisScript.setResultType(Long.class); 
        defaultRedisScript.setScriptSource(new ResourceScriptSource(new ClassPathResource("buymore.lua"))); 
        List<String> keys = Lists.newArrayList(stockKey); 
        Long result = redisTemplate.execute(defaultRedisScript, keys, quantity+""); 
        return result; 
    } 
} 

 说明： 1、主要看buyOne、buyMore两个私有方法，里面写的是如何使用RedisTemplate执行lua脚本。

另外我看有资料说如果使用的是Redis集群，则会报错，因为我没有Redis的集群环境，所以也没法测试，大家有环境的可以试一试。

2、addOrder有一些代码为了节省时间，就写得很low了，比如一些校验没有加，错误码应该使用ENUM等。 测试用例：

1. A用户购买仅售一件商品1，成功。
2. A用户再购买仅售一件商品1，失败。
3. N用户购买仅售一件商品1，库存不足。
4. A用户购买可售多件商品2，成功。
5. A用户购买可售多件商品2，库存不足。