JAVA构建高并发商城秒杀系统——操作实践

ゞ浴缸里的玫瑰 2022-05-16 11:25 444阅读 0赞

JAVA构建高并发商城秒杀系统——架构分析：

[https://blog.csdn.net/lkp1603645756/article/details/81744558][https_blog.csdn.net_lkp1603645756_article_details_81744558]

未看理论知识的可以点击上方链接查看。

前面说了那么多理论，接下来自己写代码：

不清楚如何用IDEA创建Spring Boot项目的童鞋，可以点击该链接查看：

[https://blog.csdn.net/lkp1603645756/article/details/81872249][https_blog.csdn.net_lkp1603645756_article_details_81872249]

首先，创建数据库，建立seckill\_goods和seckill\_order表

![70][]

![70 1][]

配置项目application.properties文件，设置数据库连接

spring.datasource.url = jdbc:mysql://localhost:3306/databaseset?useUnicode=true&characterEncoding=utf-8
    spring.datasource.username = root
    spring.datasource.password =  123456
    spring.datasource.driverClassName = com.mysql.jdbc.Driver
    
    #redis
    spring.redis.hostName=127.0.0.1
    spring.redis.password=
    spring.redis.port=6379
    spring.redis.jedis.pool.max-active=9
    spring.redis.jedis.pool.max-wait=-1ms
    spring.redis.jedis.pool.max-idle=8
    spring.redis.jedis.pool.min-idle=0
    spring.redis.timeout=10000ms

创建一个Spring Boot项目

分别创建两张表的实体类

/**
     * 作者：LKP
     * 时间：2018/8/20
     */
    public class Goods {
        private int id;
        private String name;
        private int count;
        private int sale;
        private int version;
    
        public int getId() {
            return id;
        }
    
        public void setId(int id) {
            this.id = id;
        }
    
        public String getName() {
            return name;
        }
    
        public void setName(String name) {
            this.name = name;
        }
    
        public int getCount() {
            return count;
        }
    
        public void setCount(int count) {
            this.count = count;
        }
    
        public int getSale() {
            return sale;
        }
    
        public void setSale(int sale) {
            this.sale = sale;
        }
    
        public int getVersion() {
            return version;
        }
    
        public void setVersion(int version) {
            this.version = version;
        }
    }

/**
     * 作者：LKP
     * 时间：2018/8/20
     */
    public class Order {
        private int id;
        private String custname;
        private String createTime;
    
        public int getId() {
            return id;
        }
    
        public void setId(int id) {
            this.id = id;
        }
    
        public String getCustname() {
            return custname;
        }
    
        public void setCustname(String custname) {
            this.custname = custname;
        }
    
        public String getCreateTime() {
            return createTime;
        }
    
        public void setCreateTime(String createTime) {
            this.createTime = createTime;
        }
    }

分别创建两张表的mapper映射文件，这里我们采取纯注解的方法配置，不太了解的童鞋自行百度一下。

商品mapper创建三个方法，分别是构建扣减库存的两个方法，一个是悲观锁，一个是乐观锁调用的，在构建一个查询商品的方法。

/**
     * 作者：LKP
     * 时间：2018/8/2
     */
    public interface GoodsMapper {
        /**
         * 减掉商品库存——悲观锁
         * @return
         */
        @Update("UPDATE `databaseset`.`seckill_goods` SET `name` = 'iphone X', `count` = #{goods.count}, `sale` = #{goods.sale}, `version` = 0 WHERE `id` = 1 ;")   //for update
        int updateGoodsCount(@Param("goods")Goods goods);
    
        /**
         * 减掉商品库存——乐观锁
         * @return
         */
        @Update("UPDATE `databaseset`.`seckill_goods` SET `name` = 'iphone X', `count` = #{goods.count}, `sale` = #{goods.sale}, `version` = #{goods.version}+1 WHERE `id` = #{goods.id} and version = #{updateVersion};")
        int updateGoodsCountOptimisticLock(@Param("goods")Goods goods, @Param("updateVersion")int version);
    
        /**
         * 查询商品
         * @return
         */
        @Select("select `id`, `name`, `count`, `sale`, `version` from seckill_goods where id = 1 for update;")
        Goods getGoods();
    }

订单mapper，创建一个生成订单的方法

/**
     * 作者：LKP
     * 时间：2018/8/2
     */
    public interface OrderMapper {
    
        /**
         * 生成订单
         * @param name
         * @param createTime
         * @return
         */
        @Insert("INSERT INTO `databaseset`.`seckill_order`(`custname`, `create_time`) VALUES (#{name}, #{createTime});")
        int insertOrder(@Param("name") String name, @Param("createTime") String createTime);
    
    }

创建商品Service接口

/**
     * 作者：LKP
     * 时间：2018/8/2
     */
    public interface GoodsService {
        /**
         * 减掉商品库存——悲观锁
         * @return
         */
        int updateGoodsCount(Goods goods);
    
        /**
         * 减掉商品库存——乐观锁
         * @return
         */
        int updateGoodsCountOptimisticLock(Goods goods,int version);
    
        /**
         * 查询商品
         * @return
         */
        Goods getGoods();
    }

实现它

/**
     * 作者：LKP
     * 时间：2018/8/2
     */
    @Service
    public class GoodsServiceImpl implements GoodsService {
    
        @Autowired
        private GoodsMapper userMapper;
    
        @Override
        public int updateGoodsCount(Goods goods) {
            return userMapper.updateGoodsCount(goods);
        }
    
        @Override
        public int updateGoodsCountOptimisticLock(Goods goods,int version) {
            return userMapper.updateGoodsCountOptimisticLock(goods,version);
        }
    
        @Override
        public Goods getGoods() {
            return userMapper.getGoods();
        }
    }

创建订单Service接口

/**
     * 作者：LKP
     * 时间：2018/8/21
     */
    public interface OrderService {
        /**
         * 生成订单
         * @param name
         * @param createTime
         * @return
         */
        int insertOrder(String name, String createTime);
    
        /**
         * 悲观锁
         * @return
         */
        void seckillPessimism() throws Exception;
    
        /**
         * 不重试乐观锁
         * @return
         */
        void seckillOptimistic();
    
        /**
         * 会重试的乐观锁
         * @return
         */
        int seckillWithOptimistic();
    
        /**
         * 无锁
         */
        void seckill();
    
        /**
         * 使用redis原子操作保障原子性
         */
        void seckillwithRedis();
    }

实现它

/**
     * 作者：LKP
     * 时间：2018/8/21
     */
    @Service
    public class OrderServiceImpl implements OrderService {
    
        @Autowired
        private OrderMapper orderMapper;
    
        @Override
        public int insertOrder(String name, String createTime) {
            return orderMapper.insertOrder(name,createTime);
        }
    
        @Autowired
        private GoodsService goodsService;
    
        @Resource
        private SqlSessionFactory sqlSessionFactory;
    
        @Autowired
        private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;
    
        /**
         * 悲观锁
         * @return
         */
        @Override
        public void seckillPessimism() throws Exception {
            //悲观锁begin
            SqlSession sqlSession = sqlSessionFactory.openSession(false);
            sqlSession.getConnection().setAutoCommit(false);
    
            //查询库存，如果库存大于0，则继续秒杀逻辑
            Goods goods = goodsService.getGoods();
            if (null != goods && goods.getCount() <= 0) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "悲观锁方式商品卖光了！！！当前时间：" + System.currentTimeMillis());
                return;
            }
    
            //库存-1，销量+1
            Goods goodsForUpdate = new Goods();
            goodsForUpdate.setCount(goods.getCount()-1);
            goodsForUpdate.setSale(goods.getSale()+1);
            goodsForUpdate.setId(1);
            int i = goodsService.updateGoodsCount(goodsForUpdate);
    
            //当库存更新成功后创建订单
            if(1>0){
                //创建订单
                String time = System.currentTimeMillis()+"";
                String custname = "zhangsan"+time.substring(8,time.length());
                String createTime = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss").format(new Date());
                insertOrder(custname,createTime);
            }
    
            sqlSession.getConnection().commit();
        }
    
        @Override
        public void seckillOptimistic() {
            //查询库存，如果库存大于0，则继续秒杀逻辑
            Goods goods = goodsService.getGoods();
            if (null != goods && goods.getCount() <= 0) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "乐观锁方式商品卖光了！！！当前时间：" + System.currentTimeMillis());
                return;
            }
            int currentVersion = goods.getVersion();
            Goods goodsForUpdate = new Goods();
            goodsForUpdate.setVersion(currentVersion);
            goodsForUpdate.setCount(goods.getCount()-1);
            goodsForUpdate.setSale(goods.getSale()+1);
            goodsForUpdate.setId(1);
            int i = goodsService.updateGoodsCountOptimisticLock(goodsForUpdate,currentVersion);
    
            //当库存更新成功后创建订单
            if(1>0){
                String time = System.currentTimeMillis()+"";
                String custname = "zhangsan"+time.substring(8,time.length());
                String createTime = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss").format(new Date());
                insertOrder(custname,createTime);
            }
        }
    
    
        /**
         * 会重试的乐观锁
         * @return
         */
        @Override
        public int seckillWithOptimistic() {
    
            //查询库存，如果库存大于0，则继续秒杀逻辑
            Goods goods = goodsService.getGoods();
            if (null != goods && goods.getCount() <= 0) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "乐观锁方式商品卖光了！！！当前时间：" + System.currentTimeMillis());
                return -1;
            }
            int currentVersion = goods.getVersion();
            Goods goodsForUpdate = new Goods();
            goodsForUpdate.setVersion(currentVersion);
            goodsForUpdate.setCount(goods.getCount()-1);
            goodsForUpdate.setSale(goods.getSale()+1);
            goodsForUpdate.setId(1);
            int i = goodsService.updateGoodsCountOptimisticLock(goodsForUpdate,currentVersion);
    
            //当库存更新成功后创建订单
            if(1>0){
                String time = System.currentTimeMillis()+"";
                String custname = "zhangsan"+time.substring(8,time.length());
                String createTime = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss").format(new Date());
                insertOrder(custname,createTime);
                return 1;
            }else{      //乐观锁如何重试呢？
                return 0;
            }
        }
    
        /**
         * 无锁
         */
        @Override
        public void seckill() {
            //查询库存，如果库存大于0，则继续秒杀逻辑
            Goods goods = goodsService.getGoods();
            if (null != goods && goods.getCount() <= 0) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "无锁方式商品卖光了！！！当前时间：" + System.currentTimeMillis());
                return;
            }
    
            //库存-1，销量+1
            Goods goodsForUpdate = new Goods();
            goodsForUpdate.setCount(goods.getCount()-1);
            goodsForUpdate.setSale(goods.getSale()+1);
            goodsForUpdate.setId(1);
            int i = goodsService.updateGoodsCount(goodsForUpdate);
    
            //当库存更新成功后创建订单
            if(1>0){
                //创建订单
                String time = System.currentTimeMillis()+"";
                String name = "zhangsan"+time.substring(8,time.length());
                String createTime = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss").format(new Date());
                insertOrder(name,createTime);
            }
    
        }
    
        @Override
        public void seckillwithRedis() {
            String key = "seckill";     //定义一个key，key的值就是商品的数量
            long count = stringRedisTemplate.opsForValue().increment(key,-1l);
            if(count >=0 ){
                //创建订单
                String time = System.currentTimeMillis()+"";
                String name = "zhangsan"+time.substring(8,time.length());
                String createTime = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss").format(new Date());
                insertOrder(name,createTime);
            }else{
                System.out.println("卖光了"+System.currentTimeMillis());
            }
        }
    
    }

接下来创建我们的Controller

/**
     * 作者：LKP
     * 时间：2018/8/2
     */
    @Controller
    @EnableAutoConfiguration
    public class DemoController {
    
        @Autowired
        private OrderService orderService;
    
        /**
         * 访问nginx
         */
        @RequestMapping("/nginx")
        @ResponseBody
        public String nginx(){
            RestTemplate restTemplate = new RestTemplate();
            String conent = restTemplate.getForObject("http://127.0.0.1/",String.class);
            if(conent.contains("Welcome to nginx!")){
                return "success";
            }
            return null;
        }
    
        /**
         * 无锁
         * @return
         */
        @RequestMapping(value = "/seckill")
        @ResponseBody
        public void seckill(){
            orderService.seckill();
        }
    
        /**
         * 悲观锁
         * @return
         */
        @RequestMapping(value = "/seckillPessimisticLock")
        @ResponseBody
        public void seckillPessimisticLock(){
            try {
                orderService.seckillPessimism();
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    
        /**
         * 乐观锁
         * @return
         */
        @RequestMapping(value = "/seckillOptimisticLock")
        @ResponseBody
        public void OptimisticLock(){
            orderService.seckillOptimistic();
        }
    
        /**
         * 失败会重试乐观锁
         * @return
         */
        @RequestMapping(value = "/seckillOptimisticLockretry")
        @ResponseBody
        public void OptimisticLockRetry(){
    
            while (true){
                int i = orderService.seckillWithOptimistic();
                //如果卖光了 或者卖出成功跳出循环，否者一直循环，直到卖出去位置
                if(i==-1 || i>0){
                    break;
                }
            }
        }
    
        /**
         * 使用redis原子操作保障原子性
         */
        @RequestMapping(value = "/seckillRedis")
        @ResponseBody
        public void seckillRedis(){
            orderService.seckillwithRedis();
        }
    }

到这里所有的功能都已经写好了，接下来我们就来测试一下我们的秒杀系统。

新建测试用例

/**
     * 作者：LKP
     * 时间：2018/8/21
     */
    @RunWith(SpringRunner.class)
    @Component
    @SpringBootTest(webEnvironment = SpringBootTest.WebEnvironment.RANDOM_PORT)
    public class DemoApplicationTests {
    
        RestTemplate restTemplate = new RestTemplate();
    
        /**
         * @LocalServerPort 提供了 @Value("${local.server.port}") 的代替
         */
        @LocalServerPort
        private int port;
    
        private URL base;
    
        @Before
        public void setUp() throws Exception {
            String url = String.format("http://localhost:%d/", port);
            System.out.println(String.format("port is : [%d]", port));
            this.base = new URL(url);
    
            //测试nginx的正常请求和限流请求
            url_nginx = "http://127.0.0.1:"+port+"/nginx";
            //测试数据库-无锁
            url_nolock = "http://127.0.0.1:"+port+"/seckill";
            //测试乐观锁
            url_optimistic = "http://127.0.0.1:"+port+"/seckillOptimisticLock";
            //测试带重试的乐观锁
            url_optimisticWithRetry = "http://127.0.0.1:"+port+"/seckillOptimisticLockretry";
            //测试悲观锁
            url_pessimistic = "http://127.0.0.1:"+port+"/seckillPessimisticLock";
            //使用redis原子操作保障原子性
            url_redis = "http://127.0.0.1:"+port+"/seckillRedis";
        }
    
        //测试nginx的正常请求和限流请求
        String url_nginx = "http://127.0.0.1:8080/nginx";
        //测试数据库-无锁
        String url_nolock = "http://127.0.0.1:8080/seckill";
        //测试乐观锁
        String url_optimistic = "http://127.0.0.1:8080/seckillOptimisticLock";
        //测试带重试的乐观锁
        String url_optimisticWithRetry = "http://127.0.0.1:8080/seckillOptimisticLockretry";
        //测试悲观锁
        String url_pessimistic = "http://127.0.0.1:8080/seckillPessimisticLock";
        //使用redis原子操作保障原子性
        String url_redis = "http://127.0.0.1:8080/seckillRedis";
    
    
        //测试nginx 使用20个并发，测试购买商品使用200个并发
        private static final int amount = 200;
        //发令枪，目的是模拟真正的并发，等所有线程都准备好一起请求
        private CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(amount);
    
        @Test
        public void contextLoads() throws InterruptedException {
            System.out.println("开始卖："+System.currentTimeMillis());
            for (int i = 0; i < amount; i++) {
                new Thread(new Request()).start();
                countDownLatch.countDown();
            }
            Thread.currentThread().sleep(100000);
        }
    
        public class Request implements Runnable{
    
            @Override
            public void run() {
                try {
                    countDownLatch.await();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
    
                //System.out.println(restTemplate.getForObject(url_nginx,String.class));
                restTemplate.getForObject(url_redis,String.class);
            }
        }
    
    }

记得预先在本机上安装nginx，配置好并能正确访问。

![70 2][]

首先我们来测试一下我们的nginx无限流，我们用20个并发来请求nginx

![70 3][]

![70 4][]

启动本机的nginx

启动我们的测试用例

输出结果如下：

![70 5][]

打印了20success，证明20个请求都通过了。

接下来我们这是nginx的漏桶限流，来限制通过的流量。

找到你nginx的安装目录，进入config目录下面的nginx.conf文件

![70 6][]

增加一行该配置，$binary\_remote\_addr，限流维度，表示对每一个ip进行限流，1r/s表示1秒一个

![70 7][]

在这里引用它

记得重启nginx哦，不然修改不会生效

![70 8][]

接下来我们在运行代码

童鞋们猜猜看能通过多少请求呢，也就是打印多少个success？

![70 9][]

总共只有一个请求通过了拦截。

因为设置1秒钟一个请求的限流，当20请求同时过来的时候，只有一个请求能成功通过拦截，剩下的都被拦截掉了。

PS：限流运行的时候，会有报错，不过这是正常现象，因为剩下的请求被限流了，没有被处理。

![70 10][]

前面我们所了，限流桶，刚刚我们只是设置了限流，但是没有用上桶，现在我们设置一个漏桶为5的容量，它会慢慢处理掉桶里的请求。这里童鞋们猜猜会正常多少并发请求呢？

![70 11][]

修改完配置记得重启nginx

运行结果：

![70 12][]

桶的容量只有5个，为什么处理了6个请求呢？

因为当第一个请求过来的时候，它直接被处理掉了，之后过来的请求，就被装在了漏桶里面，直到5个空间被装满，之后会就被慢慢处理掉，所以加上第一次处理的请求，和漏桶里面的请求，总共就处理了6个请求。

![70 13][]

还可以在集群的tomcat去限流，总共接受500，超过的请求就掉请求，nginx还有很多其他的限流方式，感兴趣的小伙伴们可以去试试。

Java还可以引用 guawa 做令牌桶限流，这里不演示了，很简单，自己可以去百度查查

其他前端限流，nginx限流，java限流，分布式限流之后，到达数据库的流量已经很小了，就相当于100个并发抢100个商品，这里我们在用乐观锁和悲观锁进行控制既可以了。

首先我们演示一下无锁的情况下，200个并发抢购100个商品，看看会出现什么情况。

![70 14][]

![70 15][]

设置好两个表的值，然后注释掉上一条代码，设置url\_nolock

![70 16][]

修改并发为200个，然后点击运行

![70 17][]

程序运行完

![70 18][]

我们去看一下数据库的数据

![70 19][]

订单表有200个订单

![70 20][]

商品表，还剩24个商品，是不是很神奇，凭空卖出了那么多订单。

这样肯定是不行的，怎么预防这种情况呢？这时候乐观锁和悲观锁就登场了。

把商品表数据恢复，清空订单表的数据

接下来测试悲观锁

![70 21][]

运行程序，查看运行结果：

![70 22][]

我们再去看看数据库的数据

商品表：

![70 23][]

订单表：

![70 24][]

我们通过sql统计来更直观来查看

![70 25][]

获得执行时间

![70 26][]

下面我们用不重试的乐观锁来测试

![70 27][]

启动程序，查看运行结果：

![70 28][]

查看数据库的数据：

计算出不重试乐观锁的时间：

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这里可能出现200个并发秒杀商品，抢购不完的，可以加到并发。

下面我们在测试一下重试乐观锁

计算出它的实际

![70 30][]

虽然三种情况测试出来的时间与前面讲的不符

但是，高并发情况下两个锁的结论：悲观锁速度更快！！！有时乐观锁偶然会比悲观锁低，但是在大数据的情况下，悲观锁会比乐观锁低！

有兴趣的童鞋可以自己去操作一边，如果是不一样的时间，可以在下放评论。

接下来通过redis的原子性来实现，因为redis是单线程的

修改访问url

![70 31][]

在redis里面预先存入一个key为seckill，值为100的数据

然后启动程序：

![70 32][]

200个线程，只有100个得到了处理。

到这里就结束了，有兴趣的童鞋可以自己动手试试。

秒杀系统代码托管在GitHub：[https://github.com/gdjkmax/SpeedKillSystem][https_github.com_gdjkmax_SpeedKillSystem]  有需要的童鞋可自行下载。

[https_blog.csdn.net_lkp1603645756_article_details_81744558]: https://blog.csdn.net/lkp1603645756/article/details/81744558
[https_blog.csdn.net_lkp1603645756_article_details_81872249]: https://blog.csdn.net/lkp1603645756/article/details/81872249
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[https_github.com_gdjkmax_SpeedKillSystem]: https://github.com/gdjkmax/SpeedKillSystem