基于MySQL 和 Redis 扣减库存的方法-六虎

背景

在很多状况下，扣减库存是一个非常常见的需求，例如：学生选课体系中课程数量的扣减，抽奖体系中活动次数的扣减，电商体系中产品库存的扣减等，都涉及到数量的扣减，这些体系在成功扣减的前提下，肯定不能呈现库存扣减多了的状况，也就是不能呈现超卖。一起，咱们也要重视体系功能的提高，这篇文章从这两个视点进行剖析和评论。

环境建立

后台体系

依据 SpringBoot 建立后台体系，JDK 为 1.8

<properties>
    <java.version>1.8</java.version>
    <project.build.sourceEncoding>UTF-8</project.build.sourceEncoding>
    <project.reporting.outputEncoding>UTF-8</project.reporting.outputEncoding>
    <spring-boot.version>2.3.12.RELEASE</spring-boot.version>
</properties>
<dependencies>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>mysql</groupId>
        <artifactId>mysql-connector-java</artifactId>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>org.projectlombok</groupId>
        <artifactId>lombok</artifactId>
        <optional>true</optional>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>com.baomidou</groupId>
        <artifactId>mybatis-plus-boot-starter</artifactId>
        <version>3.5.2</version>
    </dependency>
</dependencies>

中间件

中间件运用 MySQL + Redis 进行数据的存储，运用 Mybatis 作为 ORM 框架

create database t_desc collate utf8mb4_general_ci;
use t_desc;
create table t_good (
    id bigint auto_increment primary key comment '自增id',
    good_name varchar(255) not null comment '产品名称',
    stock int not null comment '产品库存'
) comment '库存测验表';
insert into t_good(good_name, stock)  value('iphone', 50);

创立一张产品库存表，里面含有产品 id、产品名称和库存 3 个字段，一切扣减库存的操作都在这张表上进行；

测验东西

运用 JMeter 5.5 进行测验

以下的库存数量一致设置为 50 个，线程组的数量为 10 个，循环 10 次，共 100 个扣减请求，终究正确的成果应该是扣减完毕后库存的数量应该为 0, 而不是 -50

扣减形式

依据数据库行锁 + CAS 完成库存的扣减

行锁

若直接直接在数据库层面进行库存的直接扣减，100 个线程一起进行请求，肯定会形成库存的超卖

SQL 句子为

<update id="descGoodStock">
  update t_desc.t_good
  set t_good.stock = t_good.stock - 1
  where id = #{id}
</update>

考虑到 update 句子，若依据主键索引作为条件进行更新，会对数据库的某一行加上行锁（数据库敞开事务主动提交），所以咱们加上 stock > 0 的判别条件

<update id="descGoodStockByLock">
        update t_desc.t_good
        set t_good.stock = t_good.stock - 1
        where id = #{id}
          and t_good.stock > 0
</update>

敞开 JMeter 进行测验，可见没有超卖

CAS

CAS 即 Compare and Set，先把旧的库存查出来，再把旧的库存作为 update 的条件之一，若数据库中的库存与旧的库存一致，则进行更新，否则不进行更新。

其实本质上与行锁的办法没什么差异，并且多了一次查询，写这个办法仅仅为了记载而已

若有两个以上的线程先查询到了产品的旧库存，这种办法可能会呈现扣不完的状况

Java 代码：

@PostMapping("/db")
public Map<String, Object> goodDescControllerByDataBase(Long id) {
    HashMap<String, Object> ret = new HashMap<>();
    // 查出旧的值
    Good good = goodMapper.selectStockById(id);
    // 再进行更新
    int i = goodMapper.descGoodStockCAS(id, good.getStock());
    if (i > 1) {
        ret.put("info", "success, 扣减成功");
    } else {
        ret.put("info", "fail, 扣减失利");
    }
    return ret;
}

SQL 句子

<update id="descGoodStockCAS">
        update t_desc.t_good
        set t_good.stock = t_good.stock - 1
        where id = #{id}
          and t_good.stock = #{stock}
          and t_good.stock > 0
    </update>

测验成果：

综上，依据数据库的两种扣减库存的办法都没有完成超卖，但是毕竟是数据库，数据存储于物理磁盘中，功能方面就有待考量；

依据 Redis 完成库存的扣减

基本思想是：咱们把库存的数量提前放到 Redis 上，直接在 Redis 进行库存的扣减

先查询 redis 中的库存
若小于 0 直接回来
若大于 0 则进行 Redis 和数据库中的库存扣减

不过这儿存在并发问题，考虑极限状况，两个线程一起取得 stock = 1，然后再去进行库存扣减，势必会形成超卖的现象

下面给出两种解决办法

运用 decrement 办法

redisTemplate.opsForValue().decrement()：对某个 key 进行减 1 操作，会回来扣减后的值

若该值大于等于 0 才进行数据库的库存的扣减，否则直接回来库存不足的提示

这种办法是依据 Redis 的指令是原子性的

Java 代码：

 @PostMapping("/redis")
    public Map<String, Object> goodDescControllerByRedis(Long id) throws InterruptedException {
        HashMap<String, Object> ret = new HashMap<>();
        ret.put("info", "fail, 扣减失利");
        // 查询 Redis 中的库存
        Integer stock = (Integer) redisTemplate.opsForValue().get(key + id);
        Thread.sleep(100);
        if (stock <= 0) {
            return ret;
        }
        // 扣减 redis 中库存
        Long decrement = redisTemplate.opsForValue().decrement(key + id);
        if (decrement >= 0) {
            // 扣减数据库库存
            goodMapper.descGoodStock(id);
            ret.put("info", "success, 扣减成功");
        }
        return ret;
    }

其实 decrement 办法是原子性的，能够不必对库存先进行查询的操作，只需要判别扣减后的数是否大于 0 即可。但是如果并发量高的话，建议仍是加上判别的逻辑，能够提高 Redis 的功能，不必每次进行 decrement 操作；

缺点：这种办法会导致 Redis 中库存发生超卖现象，若对 Redis 中库存数量要求精确，就不要运用这种办法；

测验成果：

Redis 中的库存发生超卖现象：

MySQL 中的库存没有超卖：

运用 LUA 脚本

上述问题的关键是：查询和扣减是两个分隔操作，不是一条原子性的指令。咱们能够运用 LUA 脚本，把这两条指令封装到 LUA 代码中，完成这两个操作的原子性

LUA 代码

---
--- Generated by EmmyLua(https://github.com/EmmyLua)
--- Created by Ezreal.
--- DateTime: 2023/5/6 21:56
---

if (redis.call('exists', KEYS[1]) == 1) then
    local stock = tonumber(redis.call('get', KEYS[1]));
    if (stock <= 0) then
        return -1;
    end
    if (stock > 0) then
        redis.call('incrby', KEYS[1], -1);
        return 1;
    end
end
return -1

先获取值，然后判别库存数量，若没有小于等于 0 就先进行扣减即可

Java 代码

private static final DefaultRedisScript<Long> DECREASE_GOOD_STOCK_SCRIPT = new DefaultRedisScript<>();
static {
    DECREASE_GOOD_STOCK_SCRIPT.setLocation(new ClassPathResource("/lua/desc_stock.lua"));
    // 设置回来值类型
    DECREASE_GOOD_STOCK_SCRIPT.setResultType(Long.class);
}
@PostMapping("/lua")
public Map<String, Object> goodDescControllerByLUA(Long id) {
    List<String> keys = new ArrayList<>();
    keys.add("stock:" + id);
    HashMap<String, Object> ret = new HashMap<>();
    ret.put("info", "fail, 扣减失利");
    Long execute = redisTemplate.execute(DECREASE_GOOD_STOCK_SCRIPT, keys);
    if (execute == 1) {
        goodMapper.descGoodStock(id);
        ret.put("info", "success, 扣减成功");
    }
    return ret;
}

成果：Redis 和 MySQL 中的库存均为 0 ，没有超卖

运用分布式锁

能够运用 redisson 分布式锁进行扣减库存处理，锁住查询和扣减两个步骤即可；

若是在分布式环境下，要考虑分布式锁与 LUA 脚本的结合！

java 代码

@PostMapping("/lock")
public Map<String, Object> goodDescControllerByLock(Long id) throws InterruptedException {
    HashMap<String, Object> ret = new HashMap<>();
    ret.put("info", "fail, 扣减失利");
    // 加锁
    RLock lock = redissonClient.getLock("stock" + id);
    boolean tryLock = lock.tryLock(2L, 1L, TimeUnit.SECONDS);
    if (tryLock) {
        Integer stock = (Integer) redisTemplate.opsForValue().get(key + id);
        if (stock <= 0) {
            return ret;
        }
        Long decrement = redisTemplate.opsForValue().decrement(key + id);
        if (decrement >= 0) {
            goodMapper.descGoodStock(id);
            ret.put("info", "success, 扣减成功");
        }
    }
    return ret;
}

测验成果：

Redis 中库存数量没有超卖

MySQL 中库存数量没有超卖

总结

如果在项目初期流量较少能够考虑依据数据库行锁进行库存的扣减，到了后期流量大，简直都要用到 Redis：

decrement：寻求简略快速完成，不考虑 Redis 库存中的精确性；
LUA 脚本：寻求 Redis 中库存的精确性，在 Redis 层面上要进行多重的条件判别
Lock：寻求 Redis 中库存的精确性，在分布式环境中要考虑 LUA + Lock 的结合

基于MySQL 和 Redis 扣减库存的方法

背景

环境建立

后台体系

中间件

测验东西

扣减形式

依据数据库行锁 + CAS 完成库存的扣减

行锁

CAS

依据 Redis 完成库存的扣减

运用 decrement 办法

运用 LUA 脚本

运用分布式锁

总结

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