【Redis】库存超卖问题解决

一、问题分析

出现超卖问题一般都是线程安全引起的问题。正常情况下，是先查询库存，如果库存小于等于0就购买失败，接着第二个线程查询库存，如果库存小于等于0就购买失败。时序图如下所示

if (voucher.getStock() < 1) {
    // 库存不足
    return Result.fail("库存不足！");
}
//5，扣减库存
boolean success = seckillVoucherService.update()
    .setSql("stock= stock -1")
    .eq("voucher_id", voucherId).update();
if (!success) {
    //扣减库存
    return Result.fail("库存不足！");
}

但正常的业务单个，当然不是线程在竞争资源的，而线程的执行顺序是由CPU调度的，我们无法干预。如双十一这种情况，有可能上百，甚至上千个用户购买同一个商品，这时就会发生线程安全问题。假设有两个用户购买最后1件商品，分别用线程1和线程2表示。线程1查询库存量还剩1时，准备扣减库存时，线程2过来查询库存，因为线程1还没对数据进行修改，所以线程2查询的库存量也是1，就在这时，线程1对库存进行扣减完毕，库存量已经是0了。由于线程2开始查询的库存量是1，接着线程2也开始对库存进行扣减，就出现了超卖。

 

 二、解决办法

针对线程安全问题，常见的解决方案就是加锁。注意，这里的悲观锁和乐观锁并不是真正的锁，而是一种设计理念。

悲观锁：总是悲观的认为线程安全一定会发生，因此每次操作数据之前都会先获取锁，确保线程穿行执行。因为是串行执行，所以执行效率并没有那么好。

乐观锁：乐观的认为线程安全问题不一定会发生，因此不加锁，只是在更新数据时判断有没有线程对数据进行修改。如果没有修改认为数据是安全的，它才会更新数据。如果数据被修改了，则说明有安全问题，可以重试或异常。

那么如何知道数据有没有被修改呢？每条数据都有一个版本号。每次对数据修改前会查询出版本号，修改后版本号都会+1，如果修改前后的版本号不一致，说明数据被修改了，此时修改数据的操作就会失败。如果修改前后的版本号一致，说明数据没有被修改，那么就可以修改数据。

方式一：版本号法

如下时序图，线程1和线程2查询库存和版本号，由于此时都没有修改数据，所以两个线程查询的版本号都是1，假设线程1先执行库存扣减，那么它是一定会成功的，然后版本号就加1变成2了。接着线程2开始扣减库存，修改数据时发现版本号不是1，那么线程2这个执行语句就不会生效。这就防止了线程安全问题。

 方式二：CAS

CAS只是在方式一的基础上简化了操作，版本号法需要额外记录的每条数据的版本，那我们可以寻找数据中和版本号相似的库存字段，每卖一件商品就会减少库存，在修改之前查询库存量作为条件，如果修改时库存量和查询时的不一致，就修改失败了。

小结：

悲观锁：

优点：简单方便

缺点：串行执行，性能一般

乐观锁：

优点：性能好

缺点：成功率不高 

三、代码实践

将库存扣减的代码稍作调整，这个逻辑是，扣减库存时的库存量和查询的库存量一致的情况才认为线程安全，才会做修改操作。但测试发现，即便没有超卖，也会有很多失败的情况。这就是乐观锁的缺点有关了。如果有100个线程同时竞争这个资源，这100个线程最初查询到的库存量都是100，当第一个线程扣减库存量后变为99，而剩下的线程拿100和99进行比对，显然是不同的，也就是说剩下的99个线程都会修改失败。

 //5，扣减库存
boolean success = seckillVoucherService.update()
                .setSql("stock = stock -1")   // 等价于 set stock = stock - 1
                .eq("voucher_id", voucherId)   // 等价于 where id = ? and stock = ?
                .eq("stock", voucher.getStock)
                .update();

 我们只需要将库存条件设置成大于0即可，因为我只要保证这100个线程只能竞争100个库存即可

 //5，扣减库存
        boolean success = seckillVoucherService.update()
                .setSql("stock = stock -1")   // 等价于 set stock = stock - 1
                .eq("voucher_id", voucherId)   // 等价于 where id = ? and stock > 0
                .gt("stock", 0)
                .update();