java秒杀的实现思路_java秒杀的实现思路

概述

本章延续之前缓存库存所引入的事务不一致的问题，使用了异步化的事务型消息解决了最终一致性的问题，同时引入库存售罄这样的方案解决过载击穿的问题。

本文的目标：

• 掌握异步化事务型消息模型；
• 掌握库存售罄模型；

一、事务型消息原理

参考了这篇博主的文章消息队列事务型消息原理浅析

消息队列是普遍被应用的异步通信产品，本小节主要分为以下几个小结，循序渐进的对消息队列产品事务型消息设计原理进行分析和阐述：

• 1、消息队列简介
• 2、消息队列应用实例
• 3、事务型消息设计方案
• 4、事务型消息总结

1.1 消息队列简介

在分布式系统架构中，消息队列的核心职责是为不同的应用系统提供异步通信服务，通常涉及以下三个重要角色：

• 消息发布者，发送消息的应用系统，负责创建消息对象并通过网络发布到消息 Broker，发布的过程一般是同步的；
• 消息 Broker，异步消息的“代理人”，负责接收并持久化消息，保证将消息投递到指定的消息订阅者应用系统；
• 消息订阅者，订阅消息的应用系统，负责消费消息 Broker 投递过来的消息。

在分布式系统架构中，引入消息队列带来的三大核心优势如下：

• 1、提高核心链路吞吐量；
• 2、降低应用系统之间的耦合度
• 3、增强整体服务的高可用能力

1.2 消息队列应用实例

分析和设计一个典型的支付应用业务逻辑，以 “账单查询 Case” 为例，基本业务逻辑如下:

• 检索数据库，获取指定账户的账单记录；
• 记录用户的检索行为，为风险控制提供数据积累；
• 发送短信到用户手机，通知用户其账单被查询事件；

依赖 “同步 RPC” 的设计方案 A 如下所示：

依赖 “异步消息队列” 的设计方案 B 如下所示：

对比以上 A, B 两个设计方案，引入消息队列的设计方案 B 具有如下优势：

• “账单服务” 处理 “账单查询 Case” 的耗时由 60 ms 缩减至 13 ms， 提高了服务的吞吐量；
• “账单服务” 和 “风险控制服务”、“短信通知服务” 完全解耦，如果在业务演进过程中，增加了新的下游服务，“账单服务” 完全无需变更；
• 当 “风险控制服务” 和 “短信通知服务” 不可用时，不会导致 “账单服务” 不可用；

通过以上 “账单查询 Case” 的设计方案，可以阐明引入消息队列给分布式应用架构带来的三大核心优势；

下面继续分析和设计 “账单变更 Case”，基本业务逻辑如下：

• 写入数据库，变更指定账户的账单记录；
• 记录用户检索行为，为风险控制提供数据积累；
• 发送短信到用户手机，通知用户其账户变更金额。

与 “账单查询 Case” 的区别在于数据库操作是写入，而不再是检索。二者的区别是数据库的检索不涉及数据库事务，数据库写入一定会涉及到数据库事务，按照之前的引入消息队列设计思路，“账单变更 Case” 的设计方案 C 如下：

但是这种设计方案存在一个严重的问题就是，如果 “发布账单变更消息” 发送失败（例如网络异常或者消息队列服务不可用），则会导致 “记录用户行为” 和 “短信通知用户” 后续动作失败，无法完成风险控制数据积累，用户也无法及时获取到账户变更信息。

为了解决以上设计方案 C 的严重问题，初步考虑先发布 “账单变更” 消息，再做数据库变更的设计方案，但还是无法解决 “消息发布” 和 “数据库事务” 可能不一致性的严重问题，如果消息已发布成功过了，数据库变更事务回滚了，就会导致用户的账单没有变更，但用户却收到了账户变更短信，存在一致性漏洞的 “账单变更 Case” 消息队列设计方案 D 如下所示：

可以梳理一下完美解决 “账单变更 Case” 需要解决的关键点：

• 必须满足“一致性”要求，即账单服务数据库变更事务提交成功，风险控制服务和短信通知服务收到“账单变更”消息；
• 账单服务数据库变更事务回滚，风险控制服务和短信通知服务不会收到“账单变更”消息；
• “账单变更”消息发布失败，尽量避免导致数据库变更事务的回滚；

1.3 事务型消息设计方案

为了解决以上描述的两个需求，消息队列需要提供一种特殊类型的消息**：消息队列收到消息后不会立刻投递消息到消息订阅者，而是根据消息发布者应用的数据库事务状态决定消息是否投递。如果数据库事务提交，则消息投递到订阅者；反之则不投递。此类消息被命名为 “事务型消息”**。具体设计方案如下：

事务型消息设计方案 E按照 “事务型消息设计方案 E” 的时序图，消息发布者和消息队列之间增加了一个 “二阶段” 消息，用来标明对应事务型消息的 “事务状态”，消息队列根据 “二阶段” 消息决定是否投递消息到下游消息订阅者。应用 “事务型消息”，“账单变更 Case” 的可行解决方案如下所示：

按照 “账单变更 Case” 消息队列-事务型消息设计方案 F，可以满足“账单服务数据库变更”与“异步消息是否投递到订阅者应用”的事务一致性需求。

消息队列 “事务型消息” 的设计方案和实现原理基本阐明清楚了，还遗留两个可以深究的关键点：

• 为什么消息发布方法需要在本地数据库事务方法之前？
• 如果消息队列收不到事务型消息的二阶段“提交 or 回滚” 消息，如何处理？

针对第一个关键点，假定方法执行时序是先执行本地数据库事务方法，之后发布 “事务型” 消息，那么消息发布失败会导致消息发布者本地事务回滚，这明显是不符合预期的，因为数据库事务回滚的成本比较消息发布失败是高昂的；

针对第二个关键点，在分布式网络架构中是可能出现的，比如网络异常、消息队列服务短时间不可用等。这也是消息队列提供严谨的 “事务型消息” 特性必须要解决的问题，如果消息队列没有收到 “提交 or 回滚” 回滚消息，则无法决定是否投递消息到消息订阅者，因此，严谨的 “事务型消息” 设计方案需要有一个异常场景，命名为 “事务型消息状态回查”，具体设计方案如下：

需要明确的是，“事务型消息状态回查” 只在 “提交 or 回滚消息” 失败的场景下被触发，属于异常路径。

1.4 事务型消息总结

在分布式系统架构中，尤其是金融级业务应用的解决方案设计中，消息队列提供 “事务型消息” 特性是必不可少的，“数据一致性” 是金融级分布式架构的基本要求，本节通过实例逐步说明消息队列产品支持 “事务型消息” 的必要性、设计方案和原理，定义了明确的消息队列事务型消息的核心原理：

• 消息队列事务型消息基于 “二阶段” 消息实现；
• 事务型消息是否投递与消息发布者本地事务状态保持一致；
• 事务型消息状态回查是保证了 “事务型消息” 的严谨性。

二、操作流水

问题本质：
没有库存操作流水：

对于操作型数据：log data,意义是库存扣减的操作记录下来，便于追踪库存操作流水具体的状态；根据这个状态去做对应的回滚，或者查询对应的状态，使很多异步型的操作可以在操作型数据上，例如编译人员在后台创建的一些配置。

主业务数据：master data，ItemModel就是主业务数据，记录了对应商品的主数据；ItemStock对应的库存也是主业务数据；

2.1 库存数据库最终一致性保证

方案：

• 引入库存操作流水，能够做到redis和数据库之间最终的一致性；
• 引入事务性消息机制；

带来的问题是：

• redis不可用时如何处理；
• 扣减流水错误如何处理；

2.2 业务场景决定高可用技术实现

设计原则
宁可少卖，不可超卖；

方案

• redis可以比实际数据库中少；
• 超时释放；

2.3 库存售罄

• 库存售罄标识；

• 售罄后不去操作后续流程；

• 售罄后通知各系统售罄；

• 回补上新

2.4 后置流程

• 销量逻辑异步化；
• 交易单逻辑异步化；

2.5 交易单逻辑异步化

• 生成交易单sequence后直接异步返回；
• 前端轮询异步单状态；

我们必须有交易单才能够进行支付，因此对于交易单的时候必须要生成交易单sequence,还需要在前端进行轮询去查询订单状态，生成之后才可以进行支付操作。

三、异步更新库存

ItemService.java 新建一个方法 //异步更新库存 boolean asyncDecreaseStock(Integer itemId,Integer amo