秒杀场景怎么设计？

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于 2024-11-18 15:25:44 发布

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文章标签： java redis kafka

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/qq_44082755/article/details/143858331

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秒杀（Flash Sale）系统的实现是一个高并发、高性能的挑战，通常需要处理大量用户请求同时对库存进行快速扣减，避免超卖和数据不一致。要成功实现秒杀功能，需要结合分布式技术、缓存、队列等多种方案来保证系统的高效性和稳定性。

以下是秒杀系统常见的实现步骤和技术选型：

1. 秒杀系统基本流程

秒杀商品发布：提前将秒杀商品、库存和价格信息发布到前端。
用户请求秒杀：在秒杀开始的瞬间，用户会通过请求获取秒杀商品的购买机会。
抢购请求进入排队机制：通过流量控制来防止瞬间大量请求直接冲击数据库。
扣减库存：如果秒杀成功，减少库存量，并保存订单信息。
订单生成与支付：用户支付成功后，完成秒杀交易。

2. 关键技术与实现方案

2.1 限流（防止瞬时高并发）

秒杀系统的核心问题之一是如何控制用户访问量，避免因瞬时并发请求过高导致系统崩溃。常见的限流方式有：

令牌桶：限制单位时间内可以通过的请求数。如果请求超过上限，则请求被拒绝或延迟。
漏桶算法：保证请求的平稳流入，适合于限制固定流量的场景。
Redis 限流：利用 Redis 的计数功能，限制单位时间内的请求次数。

例如，可以使用 Redis 来实现一个简单的秒杀请求限流：

public boolean isRequestAllowed(String userId) {
    String key = "seckill:" + userId;
    long currentTime = System.currentTimeMillis();

    // 每用户每秒请求最多一次
    if (redisTemplate.opsForValue().get(key) == null) {
        redisTemplate.opsForValue().set(key, "1", 1, TimeUnit.SECONDS); // 1秒内允许请求
        return true;
    }
    return false;
}

2.2 库存控制

秒杀的另一个核心问题是库存的扣减，以下是常见的处理方案：

缓存预减库存：秒杀商品的库存应当存储在缓存（如 Redis）中，用户请求秒杀时，首先查询缓存的库存。如果库存足够，扣减库存并记录订单；如果库存不足，则拒绝请求。

实现步骤：
1. 秒杀开始时将库存数据加载到 Redis。
2. 用户请求秒杀时，首先检查 Redis 中库存是否足够。
3. 如果库存足够，更新 Redis 中库存，并将用户的订单信息存储到数据库。

// 使用Redis原子操作减库存
public boolean reduceStock(String productId) {
    String stockKey = "product:" + productId + ":stock";
    Long stock = redisTemplate.opsForValue().decrement(stockKey);
    return stock >= 0;  // 如果库存大于等于0，表示成功，否则失败
}

Redis 过期时间：可以为秒杀商品设置缓存过期时间，防止长时间缓存导致库存数据不准确。

2.3 分布式锁（防止超卖）

在并发高的情况下，秒杀系统需要确保库存扣减操作是原子性的，以避免多个请求同时通过缓存库存检查而导致超卖。分布式锁是一个常见的解决方案。

常见的分布式锁有：

Redis 分布式锁：利用 Redis 的 SETNX、GETSET 等命令来实现锁机制，确保在一个时刻只有一个请求可以进行库存扣减操作。
Zookeeper 分布式锁：Zookeeper 提供了强一致性的分布式锁，可以用来控制并发访问。

// 使用Redis实现分布式锁
public boolean acquireLock(String lockKey) {
    return redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(lockKey, "locked", 10, TimeUnit.SECONDS);
}

public void releaseLock(String lockKey) {
    redisTemplate.delete(lockKey);  // 释放锁
}

2.4 异步处理（提高响应速度）

秒杀过程中，扣减库存和生成订单可能会涉及较复杂的业务逻辑，如支付、短信通知等。为了提高用户的响应速度，可以采用 异步处理，让秒杀系统的响应更快。

消息队列：将秒杀请求入队，后端异步处理订单创建，避免阻塞前端请求。

常见的消息队列有：
- RabbitMQ
- Kafka
- Redis List

例如，用户请求秒杀时，系统将请求写入消息队列，后台消费者异步处理库存扣减和订单生成等操作。

// 发送秒杀请求到消息队列
public void sendSeckillRequest(SeckillRequest request) {
    rabbitTemplate.convertAndSend("seckillQueue", request);
}

消费者异步处理库存和订单：

// 发送秒杀请求到消息队列
public void sendSeckillRequest(SeckillRequest request) {
    rabbitTemplate.convertAndSend("seckillQueue", request);
}

2.5 防止重复下单（防止用户重复提交）

为了防止用户多次点击秒杀按钮导致重复下单，可以使用以下策略：

防重令牌：为每个请求生成一个唯一的防重令牌（如 UUID），用户在提交秒杀请求时，令牌与请求一起提交，服务器端验证请求的唯一性，防止重复下单。
Redis 令牌：将令牌存储在 Redis 中，限制每个用户在短时间内只能请求一次秒杀。

public boolean checkRepeatSubmit(String userId, String seckillId) {
    String key = "seckill:repeat:" + userId + ":" + seckillId;
    if (redisTemplate.hasKey(key)) {
        return false; // 如果用户已提交过，返回 false
    }
    redisTemplate.opsForValue().set(key, "1", 10, TimeUnit.MINUTES); // 设置短期有效期，避免用户在一定时间内重复秒杀
    return true;
}