1. Redis高并发超卖问题解决方案
在高并发的秒杀抢购场景中，常常会面临一个称为“超卖”（Over-Selling）的问题。超卖指的是同一件商品被售出的数量超过了实际库存数量，导致库存出现负数。这是由于多个用户同时发起抢购请求，而系统未能有效地控制库存的并发访问。
下面进行一个秒杀购买某个商品的接口模拟，代码如下：
@RestController public class MyController { @Autowired StringRedisTemplate stringRedisTemplate; @RequestMapping("/buy/{id}") public String buy(@PathVariable("id") Long id){ String key="product_" + id; int count = Integer.parseInt(stringRedisTemplate.opsForValue().get(key)); if(count>0){ stringRedisTemplate.opsForValue().set(key, String.valueOf(--count)); System.out.println(key+"商品购买成功，剩余库存"+count); return "success"; } System.out.println(key+"商品库存不足"); return "error"; } }
上面的代码在高并发环境下容易出现超卖问题，使用JMeter进行压测，如下图：
进行压测获得的日志如下图，存在并发安全问题。
要解决上面的问题，我们一开始想到的是synchronized加锁，但是在 Redis 的高并发环境下，使用 Java 中的 synchronized关键字来解决超卖问题是行不通的，原因如下：
分布式环境下无效： synchronized是 Java 中的关键字，用于在单个 JVM 中保护共享资源。在分布式环境下，多个服务实例之间无法通过synchronized来同步，因为各个实例之间无法直接共享 JVM 中的锁。
性能问题： synchronized会导致性能问题，尤其在高并发的情况下，争夺锁可能会成为瓶颈。
对于 Redis 高并发环境下的超卖问题，更合适的解决方案通常是使用 Redis 提供的分布式锁（如基于 Redis 的分布式锁实现）。这可以确保在分布式环境中的原子性和可靠性。
基于Redis的分布式锁，我们可以基于Redis中的Setnx（命令在指定的 key 不存在时，为 key 设置指定的值），更改代码如下：
@RestController public class MyController { @Autowired StringRedisTemplate stringRedisTemplate; @RequestMapping("/buy/{id}") public String buy(@PathVariable("id") Long id){ String lock="product_lock_"+id; String key="product_" + id; Boolean lock1 = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(lock, "lock"); String message="error"; if(!lock1){ System.out.println("业务繁忙稍后再试"); return "业务繁忙稍后再试"; } //try catch 设计是为了防止在执行业务的时候出现异常导致redis锁一直无法释放 try { int count = Integer.parseInt(stringRedisTemplate.opsForValue().get(key)); if (count > 0) { stringRedisTemplate.opsForValue().set(key, String.valueOf(--count)); System.out.println(key + "商品购买成功，剩余库存" + count); message="success"; } }catch (Throwable e){ e.printStackTrace(); }finally { stringRedisTemplate.delete(lock); } if(message.equals("error")) System.out.println(key+"商品库存不足"); return message; } }
然后使用JMeter压测，在10s内陆续发送500个请求，日志如下图，由图可以看出基本解决超卖问题。
1.1 高并发场景超卖bug解析
系统在达到finally块之前崩溃宕机，锁可能会一直存在于Redis中。这可能会导致其他进程或线程无法在未来获取该锁，从而导致资源被锁定，后续尝试访问该资源的操作可能被阻塞。因此在redis中给定 key设置过期时间。代码如下：
@RestController public class MyController { @Autowired StringRedisTemplate stringRedisTemplate; @RequestMapping("/buy/{id}") public String buy(@PathVariable("id") Long id){ String lock="product_lock_"+id; String key="product_" + id; Boolean lock1 = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(lock, "lock",10, TimeUnit.SECONDS); //保证原子性 // Boolean lock2 = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(lock, "lock"); // stringRedisTemplate.expire(lock,10,TimeUnit.SECONDS); //此时宕机依旧会出现redis锁无法释放，应设置为原子操作 String message="error"; if(!lock1){ System.out.println("业务繁忙稍后再试"); return "业务繁忙稍后再试"; } //try catch 设计是为了防止在执行业务的时候出现异常导致redis锁一直无法释放 try { int count = Integer.parseInt(stringRedisTemplate.opsForValue().get(key)); if (count > 0) { stringRedisTemplate.opsForValue().set(key, String.valueOf(--count)); System.out.println(key + "商品购买成功，剩余库存" + count); message="success"; } }catch (Throwable e){ e.printStackTrace(); }finally { stringRedisTemplate.delete(lock); } if(message.equals("error")) System.out.println(key+"商品库存不足"); return message; } }
在高并发场景下，还存在一个问题，即业务执行时间过长可能导致 Redis 锁提前释放，并且误删除其他线程或进程持有的锁。这可能发生在以下情况：
线程A获取锁并开始执行业务逻辑。
由于高并发，其他线程B、C等也尝试获取相同资源的锁。
由于锁的过期时间设置为10秒，线程A的业务逻辑执行时间超过10秒，导致其锁被 Redis 自动释放。
线程B在10秒内获取到了之前由线程A持有的锁，并开始执行业务逻辑。
线程A在业务逻辑执行完成后，尝试删除自己的锁，但由于已经被线程B持有，线程A实际上删除的是线程B的锁。
修改代码如下：
@RestController public class MyController { @Autowired StringRedisTemplate stringRedisTemplate; @RequestMapping("/buy/{id}") public String buy(@PathVariable("id") Long id){ String lock="product_lock_"+id; String key="product_" + id; String clientId=UUID.randomUUID().toString(); Boolean lock1 = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(lock, clientId,10, TimeUnit.SECONDS); //保证原子性 // Boolean lock2 = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(lock, "lock"); // stringRedisTemplate.expire(lock,10,TimeUnit.SECONDS); //此时宕机依旧会出现redis锁无法释放，应设置为原子操作 String message="error"; if(!lock1){ System.out.println("业务繁忙稍后再试"); return "业务繁忙稍后再试"; } //try catch 设计是为了防止在执行业务的时候出现异常导致redis锁一直无法释放 try { int count = Integer.parseInt(stringRedisTemplate.opsForValue().get(key)); if (count > 0) { stringRedisTemplate.opsForValue().set(key, String.valueOf(--count)); System.out.println(key + "商品购买成功，剩余库存" + count); message="success"; } }catch (Throwable e){ e.printStackTrace(); }finally { if (stringRedisTemplate.opsForValue().get(lock).equals(clientId))//在这里如果有别的业务代码并且耗时较长， stringRedisTemplate.delete(lock)之前还是有可能超过过期时间出现问题 stringRedisTemplate.delete(lock); } if(message.equals("error")) System.out.println(key+"商品库存不足"); return message; } }
上面的代码在高并发场景下仍然存在概率很低的问题，所以就有了redisson分布式锁。
1.2 Redisson
Redisson 是一个用于 Java 的 Redis 客户端，它提供了丰富的功能，包括分布式锁。Redisson 的分布式锁实现了基于 Redis 的分布式锁，具有简单易用、可靠性高的特点。
以下是 Redisson 分布式锁的一些重要特性和用法：
可重入锁： Redisson 的分布式锁是可重入的，同一线程可以多次获取同一把锁，而不会出现死锁。
公平锁： Redisson 支持公平锁，即按照获取锁的顺序依次获取，避免了某些线程一直获取不到锁的情况。
锁超时： 可以为分布式锁设置过期时间，确保即使在某些情况下锁没有被显式释放，也能在一定时间后自动释放。
异步锁： Redisson 提供了异步的分布式锁，通过异步 API 可以在不阻塞线程的情况下获取和释放锁。
监控锁状态： Redisson 允许监控锁的状态，包括锁是否被某个线程持有，锁的过期时间等。
导入依赖
<dependency> <groupId>org.redisson</groupId> <artifactId>redisson</artifactId> <version>3.23.5</version> </dependency>
application.yaml 配置：
spring: redis: host: 127.0.0.1 port: 6379 password: lettuce: pool: max-active: 8 max-idle: 8 min-idle: 0 max-wait: 1000ms
RedissonConfig配置：
@Configuration public class RedissonConfig { @Value("${spring.redis.host}") private String host; @Value("${spring.redis.port}") private String port; /** * RedissonClient,单机模式 */ @Bean public RedissonClient redisson() { Config config = new Config(); SingleServerConfig singleServerConfig = config.useSingleServer(); singleServerConfig.setAddress("redis://" + host + ":" + port); return Redisson.create(config); } }
利用Redisson分布式锁解决超卖问题，修改代码如下:
@RestController public class MyController { @Autowired StringRedisTemplate stringRedisTemplate; @Autowired RedissonClient redisson; @RequestMapping("/buy/{id}") public String buy(@PathVariable("id") Long id){ String message="error"; String lock_key="product_lock_"+id; String key="product_" + id; RLock lock = redisson.getLock(lock_key); //try catch 设计是为了防止在执行业务的时候出现异常导致redis锁一直无法释放 try { lock.lock(); int count = Integer.parseInt(stringRedisTemplate.opsForValue().get(key)); if (count > 0) { stringRedisTemplate.opsForValue().set(key, String.valueOf(--count)); System.out.println(key + "商品购买成功，剩余库存" + count); message="success"; } }catch (Throwable e){ e.printStackTrace(); }finally { lock.unlock(); } if(message.equals("error")) System.out.println(key+"商品库存不足"); return message; } }
