简单实现redis实现高并发下的抢购/秒杀功能

简述

抢购/秒杀是如今很常见的一个应用场景，那么高并发竞争下如何解决超抢(或超卖库存不足为负数的问题)呢？

常规写法：

查询出对应商品的库存，看是否大于0，然后执行生成订单等操作，但是在判断库存是否大于0处，如果在高并发下就会有问题，导致库存量出现负数

这里我就只谈redis的解决方案

我们先来看以下php代码是否能正确解决超抢/卖的问题：

<?php

$redis = new Redis();
$redis->connect('127.0.0.1', 6379); 

  //系统库存量
 $num = 10;  

 //当前抢购用户id，模拟数据
 $user_id =  rand(0,100);

//检查库存，order:1 定义为健名
 $len = $redis->llen('order:1');  

 if($len >= $num)
 　　return '已经抢光了哦';

//把抢到的用户存入到列表中
$result =$redis->lpush('order:1',$user_id); 

if($result)
　　return '恭喜您!抢到了哦';

如果代码正常运行，按照预期理解的是列表order:1中最多只能存储10个用户的id，因为库存只有10个。
然而，但是,在使用jmeter工具模拟多用户并发请求时，最后发现order:1中总是超过10个用户，也就是出现了“超卖”。
分析问题就出在这一段代码：

 $len = $redis->llen('order:1');  

 if($len >= $num)
 　　return '已经抢光了哦';

在抢购进行到一定程度，假如现在已经有9个人抢购成功，又来了3个用户同时抢购，这时if条件将会被绕过(条件同时被满足了)，这三个用户都能抢购成功。而实际上只剩下一件库存可以抢了。
在高并发下，很多看似不大可能是问题的，都成了实际产生的问题了。要解决“超抢/超卖”的问题，核心在于保证检查库存时的操作是依次执行的，再形象的说就是把“多线程”转成“单线程”。即使有很多用户同时到达，也是一个个检查并给与抢购资格，一旦库存抢尽，后面的用户就无法继续了。
我们需要使用redis的原子操作来实现这个“单线程”。首先我们把库存存在goods_store:1这个列表中，假设有10件库存，就往列表中push10个数，这个数没有实际意义，仅仅只是代表一件库存。抢购开始后，每到来一个用户，就从goods_store:1中pop一个数，表示用户抢购成功。当列表为空时，表示已经被抢光了。因为列表的pop操作是原子的，即使有很多用户同时到达，也是依次执行的。抢购的示例代码如下：
比如这里我先把库存(假设有10件)放入redis队列：

$redis = new redis();
$redis->connect('127.0.0.1', 6379);

 //库存
$num=10;

//检查库存,goods_store:1 定义为健名
$len=$redis->llen('goods_store:1'); 

//实际库存-被抢购的库存 = 剩余可用库存
$count = $num-$len; 

for($i=0;$i<$count;$i++)

//往goods_store列表中,未抢购之前这里应该是默认滴push10个库存数了
$redis->lpush('goods_store:1',1);

好吧，抢购时间到了：


$redis = new redis();
$redis->connect('127.0.0.1', 6379);
$user_id =  rand(0,100);//当前抢购用户id
/* 模拟抢购操作,抢购前判断redis队列库存量 */
$count=$redis->lpop('goods_store:1');
if(!$count)
　　return '已经抢光了哦';

$result = $redis->lpush('order:1',$user_id);
if($result)
　　return '恭喜您!抢到了哦';

注意:这里可以不必进行数据库操作，而是先存入队列，操作数据库的时间是跟用户无关的，所以应该立马返回让用户知道是否抢到，之后再对这个队列进行操作。

为了检测实际效果，我使用jmeter工具模拟100、500、1000个用户并发进行抢购，经过大量的测试，最终抢购成功的用户始终为10，没有出现“超卖”。

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问题

上面虽然能够解决超卖的现象,但是却不能够防止超抢的情况发生，就是一个用户可以抢到相同的多件商品

尝试解决

$data = $redis->lRange('order:1',0,-1);  //把抢到的用户存入到列表中
if(!in_array($user_id,$data))
{
    $count=$redis->lpop('goods_store:1');
    if(!$count)
    　　return '已经抢光了哦';

    $result = $redis->lpush('order:1',$user_id);
    if($result)
    　　return '恭喜您!抢到了哦';
}
else
{
    return '已经抢购了哦';
}

上面这个代码在没有高并发情况下测试没有问题，但是如果高并发情况下呢。答案是不可以的。这跟上面的

 $len = $redis->llen('order:1');  

 if($len >= $num)
 　　return '已经抢光了哦';

是一样道理的，所以行不通

这时有人提出了

$data = $redis->lRange('order:1',0,-1);  //把抢到的用户存入到列表中
if(!in_array($user_id,$data))
...

这两行代码不就是判断list中某个值是否存在吗？为何不直接调用list的exist函数判断，我刚开始也照着这样去查找。不过并没有找到这个内置函数。而我也自己写了一个函数判断是否存在list中，伪代码如下

1. if(调用函数判断id是否存在list中)
2. {
3.  $count=$redis->lpop('goods_store:1');
4.  if(!$count)
5.  　　return '已经抢光了哦';
6.  $result = $redis->lpush('order:1',$user_id);
7.  if($result)
8.  　　return '恭喜您!抢到了哦';
9.  }
10. else
11. {
12.    return '已经抢购了哦';
13. }

不过答案还是不行的，因为如果同时有两个相同id进入if判断，还是都会进入到if中。

解决

这时我将list转成了hash,将代码改成了下面

//把所有用户都插入到这个队列中
$wait_key = "user_wait:2";

//真正抢到的用户信息队列
$user_key = "user:1";

//库存队列
$store_key = "goods_store:1";

$result =$redis->hset($wait_key, $user_id, $user_id);
    if($result)
    {
        $count = $redis->lpop($store_key);
        if (!$count)
            echo '已经抢光了哦'.$user_id;
        else
        {
            $result =$redis->hset($user_key, $user_id, $user_id);
            echo '恭喜您!抢到了哦'.$user_id;
        }
    }

这时又有人说这样干嘛不可以用list,代码如下：

//把所有用户都插入到这个队列中
$wait_key = "user_wait:2";

//真正抢到的用户信息队列
$user_key = "user:1";

//库存队列
$store_key = "goods_store:1";
$result =$redis->rPush($wait_key, $user_id);
    if($result)
    {
        $count = $redis->lpop($store_key);
        if (!$count)
            echo '已经抢光了哦'.$user_id;
        else
        {
            $result =$redis->rPush($user_key,  $user_id);
            echo '恭喜您!抢到了哦'.$user_id;
        }
    }

对比

list:
list

hash:

hash

分析:list中的值是可以重复的，而hash里面的值是不可以重复的

所以

$result =$redis->rPush($wait_key, $user_id);

跟

$result =$redis->hset($wait_key, $user_id, $user_id);

当高并发的的情况下，无论id是否相同,list的rpush返回结果都是1，而hash的hset只有不同的时候才返回1.这样就可以避免由于高并发而导致一个用户抢到多件同种商品

测试结果

先加入10个库存

$user_id =  1;//当前抢购用户id

$wait_key = "user_wait:2";

$user_key = "user:1";

$store_key = "goods_store:1";

    $result =$redis->hset($wait_key, $user_id, $user_id);
    if($result)
    {
        $count = $redis->lpop($store_key);
        if (!$count)
            echo '已经抢光了哦'.$user_id;
        else
        {
            $result =$redis->hset($user_key, $user_id, $user_id);
            echo '恭喜您!抢到了哦'.$user_id;
        }
    }
    else
    {
        echo '已经抢到了'.$user_id;
    }