高并发场景秒杀抢购超卖Bug实战重现-阿里云开发者社区

引言

在电商平台的秒杀活动中，高并发场景下的抢购超卖Bug是一个常见且棘手的问题。一旦处理不当，不仅会引发用户投诉，还会对商家的信誉和利益造成严重损害。本文将详细介绍秒杀抢购超卖Bug的背景历史、业务场景、底层原理以及Java代码实现，旨在帮助开发者更好地理解和解决这一问题。

背景历史

秒杀活动的起源与发展

秒杀活动起源于电商平台的促销活动，旨在通过限时限量的低价商品吸引大量用户参与，从而提升平台流量和销售额。随着电商行业的快速发展，秒杀活动逐渐成为各大电商平台的标配，每年双11、618等大型购物节期间，秒杀活动更是成为用户抢购的热点。

超卖问题的出现与影响

然而，在高并发场景下，秒杀活动往往面临超卖问题的挑战。所谓超卖，是指在商品库存已经售罄的情况下，系统仍然允许用户下单购买，导致实际售出的商品数量超过库存数量。超卖问题不仅会导致商家亏损，还会引发用户投诉和信任危机，对平台的声誉和长期发展造成严重影响。

业务场景

秒杀活动的典型特点

秒杀活动具有以下几个典型特点：

定时触发，流量瞬间突增：秒杀活动通常在固定时间点开始，用户会在活动开始前大量涌入，导致系统流量瞬间突增。
请求量远大于库存量：由于秒杀商品的价格远低于市场价，因此会吸引大量用户参与抢购，导致请求量远大于库存量。
业务逻辑简单，但并发要求高：秒杀活动的业务逻辑相对简单，主要是库存扣减和订单生成，但对系统的并发处理能力要求极高。

秒杀流程概述

秒杀流程通常包括以下几个步骤：

用户请求秒杀：用户在秒杀活动开始后，通过前端页面发起秒杀请求。
系统校验请求：系统对用户的秒杀请求进行校验，包括用户身份验证、商品库存检查等。
库存扣减：如果校验通过，系统执行库存扣减操作，将商品库存数量减一。
生成订单：库存扣减成功后，系统生成秒杀订单，并将订单信息存储到数据库中。
返回结果给用户：系统将秒杀结果返回给用户，包括秒杀成功或失败的信息。

底层原理

数据库层面的并发控制

在高并发场景下，数据库层面的并发控制是防止超卖问题的关键。常见的并发控制手段包括悲观锁、乐观锁和分布式锁等。

悲观锁

悲观锁是一种独占锁，它在数据读取时就会对数据进行加锁，以防止其他事务对数据进行修改。在秒杀场景中，可以使用数据库的排他锁（如MySQL的SELECT ... FOR UPDATE）来实现悲观锁。然而，悲观锁会导致其他事务在读取数据时被阻塞，从而降低系统的并发处理能力。

乐观锁

乐观锁是一种乐观的并发控制手段，它假设在数据读取到提交更新的这段时间内，数据不会被其他事务修改。在更新数据时，乐观锁会检查数据是否被其他事务修改过，如果被修改过，则放弃更新操作。在秒杀场景中，可以使用数据库的版本号（如MySQL的version字段）来实现乐观锁。然而，乐观锁在高并发场景下可能存在更新成功率较低的问题。

分布式锁

分布式锁是一种跨进程的锁机制，它可以在分布式系统中实现多个进程之间的互斥。在秒杀场景中，可以使用Redis等分布式缓存系统来实现分布式锁。然而，分布式锁的实现需要考虑锁的失效问题、死锁问题等。

缓存层面的优化

为了减轻数据库的压力，提高系统的并发处理能力，可以在缓存层面进行优化。常见的缓存优化手段包括使用Redis等内存数据库来缓存库存数据、使用消息队列来削峰填谷等。

Redis缓存库存数据

在秒杀活动开始前，可以将商品库存数据加载到Redis缓存中。在秒杀过程中，系统可以直接从Redis缓存中读取库存数据，并执行库存扣减操作。这样可以避免直接访问数据库，从而减轻数据库的压力。

消息队列削峰填谷

在秒杀活动开始前，可以将用户的秒杀请求写入消息队列中。后端服务可以按照顺序从消息队列中消费秒杀请求，并执行库存扣减和订单生成操作。这样可以将高并发的秒杀请求分散到不同的时间段内处理，从而避免系统瞬间过载。

Java代码实现

环境准备

在进行Java代码实现之前，需要准备以下环境：

JDK：Java开发工具包，用于编译和运行Java代码。
Maven：项目构建工具，用于管理项目的依赖和构建过程。
Redis：分布式缓存系统，用于缓存库存数据和实现分布式锁。
MySQL：关系型数据库管理系统，用于存储商品和订单数据。

项目结构

项目结构如下：

复制代码
seckill-demo
├── src
│   ├── main
│   │   ├── java
│   │   │   └── com
│   │   │       └── example
│   │   │           └── seckill
│   │   │               ├── SeckillApplication.java
│   │   │               ├── controller
│   │   │               │   └── SeckillController.java
│   │   │               ├── service
│   │   │               │   ├── SeckillService.java
│   │   │               │   └── impl
│   │   │               │       └── SeckillServiceImpl.java
│   │   │               ├── repository
│   │   │               │   └── SeckillRepository.java
│   │   │               └── util
│   │   │                   └── RedisLockUtil.java
│   │   └── resources
│   │       ├── application.properties
│   │       └── mybatis-config.xml
└── pom.xml

依赖配置

在pom.xml文件中添加项目所需的依赖：

xml复制代码
<dependencies>
<!-- Spring Boot Starter Web -->
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
</dependency>
<!-- Spring Boot Starter Data JPA -->
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-data-jpa</artifactId>
</dependency>
<!-- MySQL Connector -->
<dependency>
<groupId>mysql</groupId>
<artifactId>mysql-connector-java</artifactId>
</dependency>
<!-- Redis Client -->
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
</dependency>
<!-- MyBatis Spring Boot Starter -->
<dependency>
<groupId>org.mybatis.spring.boot</groupId>
<artifactId>mybatis-spring-boot-starter</artifactId>
<version>2.2.0</version>
</dependency>
<!-- Lombok -->
<dependency>
<groupId>org.projectlombok</groupId>
<artifactId>lombok</artifactId>
<optional>true</optional>
</dependency>
</dependencies>

数据库配置

在application.properties文件中配置数据库连接信息：

properties复制代码
spring.datasource.url=jdbc:mysql://localhost:3306/seckill_demo?useSSL=false&serverTimezone=UTC
spring.datasource.username=root
spring.datasource.password=root
spring.jpa.hibernate.ddl-auto=update
spring.jpa.show-sql=true
spring.jpa.properties.hibernate.dialect=org.hibernate.dialect.MySQL5Dialect

实体类

创建商品和订单实体类：

java复制代码
package com.example.seckill.entity;
import lombok.Data;
import javax.persistence.Entity;
import javax.persistence.GeneratedValue;
import javax.persistence.GenerationType;
import javax.persistence.Id;
@Data
@Entity
public class SeckillGoods {
@Id
@GeneratedValue(strategy = GenerationType.IDENTITY)
private Long id;
private String name;
private Integer stock;
private Integer price;
}
@Data
@Entity
public class SeckillOrder {
@Id
@GeneratedValue(strategy = GenerationType.IDENTITY)
private Long id;
private Long userId;
private Long goodsId;
private Integer orderPrice;
private Integer orderStatus;
}

Repository接口

创建商品和订单的Repository接口：

java复制代码
package com.example.seckill.repository;
import com.example.seckill.entity.SeckillGoods;
import com.example.seckill.entity.SeckillOrder;
import org.springframework.data.jpa.repository.JpaRepository;
import org.springframework.stereotype.Repository;
@Repository
public interface SeckillGoodsRepository extends JpaRepository<SeckillGoods, Long> {
}
@Repository
public interface SeckillOrderRepository extends JpaRepository<SeckillOrder, Long> {
}

Service层

创建秒杀服务接口和实现类：

java复制代码
package com.example.seckill.service;
import com.example.seckill.entity.SeckillGoods;
import com.example.seckill.entity.SeckillOrder;
public interface SeckillService {
    SeckillGoods getGoodsById(Long goodsId);
boolean reduceStock(Long goodsId);
    SeckillOrder createOrder(Long userId, Long goodsId);
}
package com.example.seckill.service.impl;
import com.example.seckill.entity.SeckillGoods;
import com.example.seckill.entity.SeckillOrder;
import com.example.seckill.repository.SeckillGoodsRepository;
import com.example.seckill.repository.SeckillOrderRepository;
import com.example.seckill.service.SeckillService;
import com.example.seckill.util.RedisLockUtil;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.data.redis.core.StringRedisTemplate;
import org.springframework.stereotype.Service;
import org.springframework.transaction.annotation.Transactional;
@Service
public class SeckillServiceImpl implements SeckillService {
@Autowired
private SeckillGoodsRepository goodsRepository;
@Autowired
private SeckillOrderRepository orderRepository;
@Autowired
private StringRedisTemplate redisTemplate;
@Override
public SeckillGoods getGoodsById(Long goodsId) {
return goodsRepository.findById(goodsId).orElse(null);
    }
@Override
@Transactional
public boolean reduceStock(Long goodsId) {
// 使用Redis分布式锁防止超卖
String lockKey = "seckill_lock_" + goodsId;
boolean lockAcquired = RedisLockUtil.tryLock(redisTemplate, lockKey, 10);
if (!lockAcquired) {
return false; // 获取锁失败，返回秒杀失败
        }
try {
SeckillGoods goods = goodsRepository.findById(goodsId).orElse(null);
if (goods == null || goods.getStock() <= 0) {
return false; // 商品不存在或库存不足，返回秒杀失败
            }
            goods.setStock(goods.getStock() - 1);
            goodsRepository.save(goods);
return true; // 库存扣减成功，返回秒杀成功
        } finally {
            RedisLockUtil.unlock(redisTemplate, lockKey); // 释放锁
        }
    }
@Override
@Transactional
public SeckillOrder createOrder(Long userId, Long goodsId) {
SeckillOrder order = new SeckillOrder();
        order.setUserId(userId);
        order.setGoodsId(goodsId);
        order.setOrderPrice(getGoodsById(goodsId).getPrice());
        order.setOrderStatus(1); // 假设订单状态为1表示已支付
return orderRepository.save(order);
    }
}

Redis分布式锁工具类

创建Redis分布式锁工具类：

java复制代码
package com.example.seckill.util;
import org.springframework.data.redis.core.StringRedisTemplate;
import org.springframework.stereotype.Component;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
@Component
public class RedisLockUtil {
public static boolean tryLock(StringRedisTemplate redisTemplate, String lockKey, int expireTime) {
Boolean result = redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(lockKey, "1", expireTime, TimeUnit.SECONDS);
return Boolean.TRUE.equals(result);
    }
public static void unlock(StringRedisTemplate redisTemplate, String lockKey) {
        redisTemplate.delete(lockKey);
    }
}

Controller层

创建秒杀控制器：

java复制代码
package com.example.seckill.controller;
import com.example.seckill.entity.SeckillGoods;
import com.example.seckill.entity.SeckillOrder;
import com.example.seckill.service.SeckillService;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.*;
@RestController
@RequestMapping("/seckill")
public class SeckillController {
@Autowired
private SeckillService seckillService;
@GetMapping("/goods/{id}")
public SeckillGoods getGoodsById(@PathVariable Long id) {
return seckillService.getGoodsById(id);
    }
@PostMapping("/seckill/{id}")
public String seckill(@PathVariable Long id, @RequestParam Long userId) {
if (seckillService.reduceStock(id)) {
SeckillOrder order = seckillService.createOrder(userId, id);
return "秒杀成功，订单ID：" + order.getId();
        } else {
return "秒杀失败，库存不足";
        }
    }
}

启动类

创建Spring Boot启动类：

java复制代码
package com.example.seckill;
import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
@SpringBootApplication
public class SeckillApplication {
public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(SeckillApplication.class, args);
    }
}

实战重现

数据库初始化

在MySQL数据库中创建商品和订单表，并插入初始数据：

sql复制代码
CREATE TABLE seckill_goods (
    id BIGINT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,
    name VARCHAR(255) NOT NULL,
    stock INT NOT NULL,
    price INT NOT NULL
);
CREATE TABLE seckill_order (
    id BIGINT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,
    user_id BIGINT NOT NULL,
    goods_id BIGINT NOT NULL,
    order_price INT NOT NULL,
    order_status INT NOT NULL
);
INSERT INTO seckill_goods (name, stock, price) VALUES ('iPhone 14', 10, 4999);

启动项目

启动Spring Boot项目，确保Redis和MySQL服务已经启动。

模拟秒杀请求

使用Postman或curl等工具模拟秒杀请求，例如：

bash复制代码
curl -X POST "http://localhost:8080/seckill/seckill/1?userId=123456"

观察结果

在秒杀过程中，观察Redis缓存中的库存变化以及MySQL数据库中订单表的记录。确保在高并发场景下不会出现超卖问题。

总结

本文通过背景历史、业务场景、底层原理以及Java代码实现等方面详细介绍了高并发场景秒杀抢购超卖Bug的实战重现。通过使用Redis分布式锁和数据库乐观锁等手段，可以有效防止超卖问题的发生。同时，通过缓存优化和消息队列削峰填谷等策略，可以进一步提高系统的并发处理能力和稳定性。希望本文能够帮助开发者更好地理解和解决秒杀抢购超卖Bug问题。

高并发场景秒杀抢购超卖Bug实战重现

引言

背景历史

秒杀活动的起源与发展

超卖问题的出现与影响

业务场景

秒杀活动的典型特点

秒杀流程概述

底层原理

数据库层面的并发控制

悲观锁

乐观锁

分布式锁

缓存层面的优化

Redis缓存库存数据

消息队列削峰填谷

Java代码实现

环境准备

项目结构

依赖配置

数据库配置

实体类

Repository接口

Service层

Redis分布式锁工具类

Controller层

启动类

实战重现

数据库初始化

启动项目

模拟秒杀请求

观察结果

总结

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数据库层面的并发控制

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乐观锁

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缓存层面的优化

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