超卖问题解决思路

项目设计

无并发情况

首先我们考虑最简单的没有并发的情况。下单时，需要考虑如下步骤：查询数据库、判断库存是否满足（大于等于）订单商品需求。如果满足就进行更新操作、下单成功。如果不满足就返回失败。

下面，我们考虑有并发时如何解决超卖问题。

并发导致超卖

超卖问题涉及到多线程高并发的场景，比如某件商品库存为10个，这个时候有两笔订单要下单。一个是下单8件，一个是下单7件。当他们同时读数据库库存进行判断时，都会认为可以下单成功。然而这就会产生卖出15件的问题。

解决的六种方案：

  1. 应用层加锁
  2. MySQL层加锁
  3. Redis事务
  4. Redis队列
  5. Redis分布式锁
  6. Redis原子操作+MySQL互斥锁

Redis原子操作+MySQL互斥锁是高并发场景下较为优秀的解决方案。

应用层加互斥锁（不适用分布式环境）

可以在应用层该下单方法上加互斥锁，比如通过synchronized关键字加互斥锁，使得该方法的调用变为串行调用执行，多个请求到达时能够串行执行，整createOrde中的查询库存和减库存成为一个“原子操作”，防止超卖。但是在高并发场景下，这使得大量请求到达时，不是并发执行，而是串行执行，排队等待互斥锁的请求很多，后面的请求响应时间很长，性能很差。

注意在分布式应用环境下，比如应用部署在两个机器上，那么此方式是无效得，因为多机之间没有约束。

MySQL数据库层加互斥锁（MySQL有压力）

将查询和更新的sql语句合并为一条sql

例如：将

select amount from product where productID = 12345
// 判断amount - quantity是否大于等于0，如果是，则继续
update product set amount = amount - quantity where productID = 12345

注意：如果将这两条sql语句写进一个事务里会导致超卖。例如多个查询sql请求到达数据库，此时如果是InnoDB存储引擎，多版本控制机制下多个事务的查询sql（快照读），在此时均可以读取到一样的库存数量，然后多个事务的更新操作会被MySQL通过互斥锁变成串行执行操作，且均可以执行减库存的更新操作，从而使得超卖问题出现。

合并为：

update product set amount = amount - quantity 
where productID = 12345 and amount >= quantity

如上，一条语句执行查询和减库存操作，使得多个请求到达数据库时，数据库直接将多个更新语句通过互斥锁串行化执行，保证不会出现超卖。但是将互斥操作下沉到数据库可行吗？应该是不可行的，大量的写请求到达数据库，然后串行执行，这样操作的性能差，对数据库的压力也大。在并发数量比较少的情况下，还可以接受，但是如果是高并发的场景，上述方法不可取。

通过Redis事务解决（Redis有压力）

将库存数量放在redis中，查询库存和减库存均走redis而不操作mysql，从而减轻数据库的压力，但是这个方式和应用层互斥、mysql互斥没有本质区别，仅仅是将互斥操作放在了redis中而已。

通过Redis队列解决（只支持限卖一件）

将秒杀的商品id作为键，库存作为redis中的list，提前加入redis缓存中，多少件商品就入队列多少个1，高并发请求到达时依次在队列中排序获取库存，能够获得库存则继续执行下单逻辑，否则库存不足抢不到。但是这种方式下，每个请求只能购买一件商品。

int result = 0;
if (result = jedis.lpop("12345") > 0) {
// 有库存
} else {
// 无库存
}

通过Redis分布式锁解决（麻烦）

简单的分布式锁解决超卖问题流程如上。但是这样的问题在于所有用户都对同一个分布式锁进行等待和加锁、释放，同样无法适应高并发的场景。

优化Redis分布式锁：分段加锁。

假如你现在iphone有1000个库存，那么你完全可以给拆成20个库存段。可以在数据库的表里建20个库存字段，比如stock_01，stock_02，…，也可以在redis放20个库存key。总之，就是把你的1000件库存给他拆开，每个库存段是50件库存，比如stock_01对应50件库存，stock_02对应50件库存。

接着，每个请求可以根据自己写的一个简单的随机算法，随机对应在20个分段库存里，选择一个进行加锁。当然也要考虑到分段库存为零时，对这个请求重新分配一个分段。

但这样优化的分布式锁也不是最优的解决高并发超卖问题的方法。

通过Redis原子操作和MySQL锁实现（推荐）

我们可以将商品的库存数量缓存到Redis中，在Redis里通过原子操作来判断库存是否满足购买数量要求。如果满足就更新数据库（Redis缓存更新机制会在之后将数据库同步到Redis）。

具体流程是：首先去Redis中查询有没有对应商品的key的键值对，如果查到了就直接返回目前redis中商品的库存。如果redis中没有，就去mysql中查商品库存，并通过setnx命令写入redis（setnx是为了防止其他线程先完成了设置）。然后判断该商品库存是否满足，不满足直接返回。通过decrby key numbers命令减Redis库存，然后得到返回值，对返回值进行判断，如果返回值<0则说明库存不足，此时将减去的库存加上 incrby key numbers，然后返回库存不足；如果返回值>=0则说明库存足够，则执行MySQL减库存操作（update 语句 where amount > quantity），然后执行下单的后续操作。

这样就将大量查询操作放在了Redis上，MySQL仍然能支持更改数据的写操作。