秒杀微服务实现抢购代金券功能

需求分析

现在日常购物或者餐饮消费，商家经常会有推出代金券功能，有些时候代金券的数量不多是需要抢购的，那么怎么设计可以保证代金券的消耗量和秒杀到的用户保持一致呢？怎么设计可以保证一个用户只能秒杀到一张代金券呢？

秒杀场景的解决方案

秒杀场景有以下几个特点：

• 大量用户同时进行抢购操作，系统流量激增，服务器瞬时压力很大；
• 请求数量远大于商品库存量，只有少数客户可以成功抢购；
• 业务流程不复杂，核心功能是下订单。

秒杀场景的应对，一般要从以下几个方面进行处理，如下：

1. 限流：从客户端层面考虑，限制单个客户抢购频率；服务端层面，加强校验，识别请求是否来源于真实的客户端，并限制请求频率，防止恶意刷单；应用层面，可以使用漏桶算法或令牌桶算法实现应用级限流。
2. 缓存：热点数据都从缓存获得，尽可能减小数据库的访问压力；
3. 异步：客户抢购成功后立即返回响应，之后通过消息队列，异步处理后续步骤，如发短信、更新数据库等，从而缓解服务器峰值压力。
4. 分流：单台服务器肯定无法应对抢购期间大量请求造成的压力，需要集群部署服务器，通过负载均衡共同处理客户端请求，分散压力。

数据库表设计

本文以抢购代金券为例，来进行数据库表的设计。

代金券表

CREATE TABLE `t_voucher`  (  `id` int(10) NOT NULL AUTO_INCREMENT,  `title` varchar(255) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NULL DEFAULT NULL COMMENT '代金券标题',  `thumbnail` varchar(255) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NULL DEFAULT NULL COMMENT '缩略图',  `amount` int(11) NULL DEFAULT NULL COMMENT '抵扣金额',  `price` decimal(10, 2) NULL DEFAULT NULL COMMENT '售价',  `status` int(10) NULL DEFAULT NULL COMMENT '-1=过期 0=下架 1=上架',  `expire_time` datetime(0) NULL DEFAULT NULL COMMENT '过期时间',  `redeem_restaurant_id` int(10) NULL DEFAULT NULL COMMENT '验证餐厅',  `stock` int(11) NULL DEFAULT 0 COMMENT '库存',  `stock_left` int(11) NULL DEFAULT 0 COMMENT '剩余数量',  `description` varchar(255) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NULL DEFAULT NULL COMMENT '描述信息',  `clause` varchar(255) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NULL DEFAULT NULL COMMENT '使用条款',  `create_date` datetime(0) NULL DEFAULT NULL,  `update_date` datetime(0) NULL DEFAULT NULL,  `is_valid` tinyint(1) NULL DEFAULT NULL,  PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE) ENGINE = InnoDB CHARACTER SET = utf8 COLLATE = utf8_general_ci ROW_FORMAT = DYNAMIC;

抢购活动表

CREATE TABLE `t_seckill_vouchers`  (  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,  `fk_voucher_id` int(11) NULL DEFAULT NULL,  `amount` int(11) NULL DEFAULT NULL,  `start_time` datetime(0) NULL DEFAULT NULL,  `end_time` datetime(0) NULL DEFAULT NULL,  `is_valid` int(11) NULL DEFAULT NULL,  `create_date` datetime(0) NULL DEFAULT NULL,  `update_date` datetime(0) NULL DEFAULT NULL,  PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE) ENGINE = InnoDB CHARACTER SET = utf8 COLLATE = utf8_general_ci ROW_FORMAT = DYNAMIC;

订单表

CREATE TABLE `t_voucher_order`  (  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,  `order_no` int(11) NULL DEFAULT NULL,  `fk_voucher_id` int(11) NULL DEFAULT NULL,  `fk_diner_id` int(11) NULL DEFAULT NULL,  `qrcode` varchar(255) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NULL DEFAULT NULL COMMENT '图片地址',  `payment` tinyint(4) NULL DEFAULT NULL COMMENT '0=微信支付 1=支付宝支付',  `status` tinyint(1) NULL DEFAULT NULL COMMENT '订单状态：-1=已取消 0=未支付 1=已支付 2=已消费 3=已过期',  `fk_seckill_id` int(11) NULL DEFAULT NULL COMMENT '如果是抢购订单时，抢购订单的id',  `order_type` int(11) NULL DEFAULT NULL COMMENT '订单类型：0=正常订单 1=抢购订单',  `create_date` datetime(0) NULL DEFAULT NULL,  `update_date` datetime(0) NULL DEFAULT NULL,  `is_valid` int(11) NULL DEFAULT NULL,  PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE) ENGINE = InnoDB CHARACTER SET = utf8 COLLATE = utf8_general_ci ROW_FORMAT = DYNAMIC;

创建秒杀服务

pom依赖

引入相关依赖如下：

    <dependencies>                <dependency>            <groupId>org.springframework.cloudgroupId>            <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-clientartifactId>        dependency>                <dependency>            <groupId>org.springframework.bootgroupId>            <artifactId>spring-boot-starter-WEBartifactId>        dependency>                <dependency>            <groupId>org.mybatis.spring.bootgroupId>            <artifactId>mybatis-spring-boot-starterartifactId>        dependency>                <dependency>            <groupId>MysqlgroupId>            <artifactId>mysql-connector-javaartifactId>        dependency>                <dependency>            <groupId>org.springframework.bootgroupId>            <artifactId>spring-boot-starter-data-RedisartifactId>        dependency>                <dependency>            <groupId>com.zjqgroupId>            <artifactId>commonsartifactId>            <version>1.0-SNAPSHOTversion>        dependency>        <dependency>            <groupId>org.redissongroupId>            <artifactId>redisson-spring-boot-starterartifactId>            <version>3.13.6version>        dependency>    dependencies>

配置文件

server:  port: 7003 # 端口spring:  application:    name: ms-seckill # 应用名  # 数据库  datasource:    driver-class-name: com.mysql.cj.jdbc.Driver    username: root    passWord: root    url: jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/seckill?serverTimezone=Asia/Shanghai&characterEncoding=utf8&useUnicode=true&useSSL=false  # Redis  redis:    port: 6379    host: localhost    timeout: 3000    password: 123456  # swagger  swagger:    base-package: com.zjq.seckill    title: 秒杀微服务api接口文档# 配置 Eureka Server 注册中心eureka:  instance:    prefer-ip-address: true    instance-id: ${spring.cloud.client.ip-address}:${server.port}  client:    service-url:      defaultZone: Http://localhost:8080/eureka/mybatis:  configuration:    map-underscore-to-camel-case: true # 开启驼峰映射service:  name:    ms-oauth-server: http://ms-oauth2-server/logging:  pattern:    console: '%d{HH:mm:ss} [%thread] %-5level %logger{50} - %msg%n'

关系型数据库实现代金券秒杀

相关实体引入

抢购代金券活动信息

代金券订单信息

Rest配置类

@Configurationpublic class RestTemplateConfiguration {    @LoadBalanced    @Bean    public RestTemplate restTemplate() {        RestTemplate restTemplate = new RestTemplate();        MappingJackson2HttpMessageConverter converter = new MappingJackson2HttpMessageConverter();        converter.setSupportedMediaTypes(Collections.singletonList(MediaType.TEXT_PLAIN));        restTemplate.getMessageConverters().add(converter);        return restTemplate;    }    }

全局异常处理

// 将输出的内容写入 ResponseBody 中@RestControllerAdvice @Slf4jpublic class GlobalExceptionHandler {    @Resource    private httpservletRequest request;    @ExceptionHandler(ParameterException.class)    public ResultInfo<Map<String, String>> handlerParameterException(ParameterException ex) {        String path = request.getRequestURI();        ResultInfo<Map<String, String>> resultInfo =                ResultInfoUtil.buildError(ex.getErrorCode(), ex.getMessage(), path);        return resultInfo;    }    @ExceptionHandler(Exception.class)    public ResultInfo<Map<String, String>> handlerException(Exception ex) {        log.info("未知异常：{}", ex);        String path = request.getRequestURI();        ResultInfo<Map<String, String>> resultInfo =                ResultInfoUtil.buildError(path);        return resultInfo;    }}

添加代金券秒杀活动

代金券活动实体

上述已引入实体。

代金券活动Mapper->SeckillVouchersMapper

public interface SeckillVouchersMapper {        @Insert("insert into t_seckill_vouchers (fk_voucher_id, amount, start_time, end_time, is_valid, create_date, update_date) " +            " values (#{fkVoucherId}, #{amount}, #{startTime}, #{endTime}, 1, now(), now())")    @Options(useGeneratedKeys = true, keyProperty = "id")    int save(SeckillVouchers seckillVouchers);        @Select("select id, fk_voucher_id, amount, start_time, end_time, is_valid " +            " from t_seckill_vouchers where fk_voucher_id = #{voucherId}")    SeckillVouchers selectVoucher(Integer voucherId);}

代金券活动Service->SeckillService

@Servicepublic class SeckillService {    @Resource    private SeckillVouchersMapper seckillVouchersMapper;        @Transactional(rollbackFor = Exception.class)    public void addSeckillVouchers(SeckillVouchers seckillVouchers) {        // 非空校验        AssertUtil.isTrue(seckillVouchers.getFkVoucherId() == null, "请选择需要抢购的代金券");        AssertUtil.isTrue(seckillVouchers.getAmount() == 0, "请输入抢购总数量");        Date now = new Date();        AssertUtil.isNotNull(seckillVouchers.getStartTime(), "请输入开始时间");        // 生产环境下面一行代码需放行，这里注释方便测试        // AssertUtil.isTrue(now.after(seckillVouchers.getStartTime()), "开始时间不能早于当前时间");        AssertUtil.isNotNull(seckillVouchers.getEndTime(), "请输入结束时间");        AssertUtil.isTrue(now.after(seckillVouchers.getEndTime()), "结束时间不能早于当前时间");        AssertUtil.isTrue(seckillVouchers.getStartTime().after(seckillVouchers.getEndTime()), "开始时间不能晚于结束时间");        // 验证数据库中是否已经存在该券的秒杀活动         SeckillVouchers seckillVouchersFromDb = seckillVouchersMapper.selectVoucher(seckillVouchers.getFkVoucherId());         AssertUtil.isTrue(seckillVouchersFromDb != null, "该券已经拥有了抢购活动");//         插入数据库         seckillVouchersMapper.save(seckillVouchers);    }}

验证数据库表 t_seckill_vouchers 中是否已经存在该券的秒杀活动：

• 如果存在则抛出异常；
• 如果不存在则将添加一个代金券抢购活动到 t_seckill_vouchers 表中；

代金券活动Controller->SeckillController

在网关微服务中配置秒杀服务路由和白名单方向

spring:  application:    name: ms-gateway  cloud:    gateway:      discovery:        locator:          enabled: true # 开启配置注册中心进行路由功能          lower-case-service-id: true # 将服务名称转小写      routes:        - id: ms-seckill          uri: lb://ms-seckill          predicates:            - Path=/seckill/**          filters:            - StripPrefix=1            secure:  ignore:    urls: # 配置白名单路径      # 内部配置所以放行      - /seckill/add

接口测试

对抢购的代金券下单

SeckillController

        @PostMapping("{voucherId}")    public ResultInfo<String> doSeckill(@PathVariable Integer voucherId, String access_token) {        ResultInfo resultInfo = seckillService.doSeckill(voucherId, access_token, request.getServletPath());        return resultInfo;    }

SeckillService

        public ResultInfo doSeckill(Integer voucherId, String accessToken, String path) {        // 基本参数校验        AssertUtil.isTrue(voucherId == null || voucherId < 0, "请选择需要抢购的代金券");        AssertUtil.isNotEmpty(accessToken, "请登录");        // 判断此代金券是否加入抢购        SeckillVouchers seckillVouchers = seckillVouchersMapper.selectVoucher(voucherId);        AssertUtil.isTrue(seckillVouchers == null, "该代金券并未有抢购活动");        // 判断是否有效        AssertUtil.isTrue(seckillVouchers.getIsValid() == 0, "该活动已结束");        // 判断是否开始、结束        Date now = new Date();        AssertUtil.isTrue(now.before(seckillVouchers.getStartTime()), "该抢购还未开始");        AssertUtil.isTrue(now.after(seckillVouchers.getEndTime()), "该抢购已结束");        // 判断是否卖完        AssertUtil.isTrue(seckillVouchers.getAmount() < 1, "该券已经卖完了");        // 获取登录用户信息        String url = oauthServerName + "user/me?access_token={accessToken}";        ResultInfo resultInfo = restTemplate.getForObject(url, ResultInfo.class, accessToken);        if (resultInfo.getCode() != ApiConstant.SUCCESS_CODE) {            resultInfo.setPath(path);            return resultInfo;        }        // 这里的data是一个LinkedHashMap，SignInDinerInfo        SignInDinerInfo dinerInfo = BeanUtil.fillBeanWithMap((LinkedHashMap) resultInfo.getData(),                new SignInDinerInfo(), false);        // 判断登录用户是否已抢到(一个用户针对这次活动只能买一次)        VoucherOrders order = voucherOrdersMapper.findDinerOrder(dinerInfo.getId(),                seckillVouchers.getId());        AssertUtil.isTrue(order != null, "该用户已抢到该代金券，无需再抢");        // 扣库存        int count = seckillVouchersMapper.stockDecrease(seckillVouchers.getId());        AssertUtil.isTrue(count == 0, "该券已经卖完了");        // 下单        VoucherOrders voucherOrders = new VoucherOrders();        voucherOrders.setFkDinerId(dinerInfo.getId());        voucherOrders.setFkSeckillId(seckillVouchers.getId());        voucherOrders.setFkVoucherId(seckillVouchers.getFkVoucherId());        String orderNo = IdUtil.getSnowflake(1, 1).nextIdStr();        voucherOrders.setOrderNo(orderNo);        voucherOrders.setOrderType(1);        voucherOrders.setStatus(0);        count = voucherOrdersMapper.save(voucherOrders);        AssertUtil.isTrue(count == 0, "用户抢购失败");        return ResultInfoUtil.buildSuccess(path, "抢购成功");    }

代金券订单 VoucherOrdersMapper

public interface VoucherOrdersMapper {        @Select("select id, order_no, fk_voucher_id, fk_diner_id, qrcode, payment," +            " status, fk_seckill_id, order_type, create_date, update_date, " +            " is_valid from t_voucher_orders where fk_diner_id = #{userId} " +            " and fk_voucher_id = #{voucherId} and is_valid = 1 and status between 0 and 1 ")    VoucherOrders findDinerOrder(@Param("userId") Integer userId,     @Param("voucherId") Integer voucherId);        @Insert("insert into t_voucher_orders (order_no, fk_voucher_id, fk_diner_id, " +            " status, fk_seckill_id, order_type, create_date, update_date,  is_valid)" +            " values (#{orderNo}, #{fkVoucherId}, #{fkDinerId}, #{status}, #{fkSeckillId}, " +            " #{orderType}, now(), now(), 1)")    int save(VoucherOrders voucherOrders);}

秒杀代金券活动 SeckillVouchersMapper

        @Update("update t_seckill_vouchers set amount = amount - 1 " +            " where id = #{seckillId}")    int stockDecrease(@Param("seckillId") int seckillId);

测试验证

压力测试

下载安装jmeter

JMeter安装和使用可以参考我这篇文章：压力测试工具-JMeter安装和使用

初始化2000个用户数据

数据库新增2000个用户数据，账号为test0到test1999,密码统一设置为123456。

认证微服务生产2000个token

初始化2000个token信息，存储在token.txt文件中。
代码如下：

    @Test    public void writeToken() throws Exception {        String authorization = Base64Utils.encodeToString("appId:123456".getBytes());        StringBuffer tokens = new StringBuffer();        for (int i = 0; i < 2000; i++) {            mvcResult mvcResult = super.mockMvc.perform(MockMvcRequestBuilders.post("/oauth/token")                    .header("Authorization", "Basic " + authorization)                    .contentType(MediaType.APPLICATION_FORM_URLENCODED)                    .param("username", "test" + i)                    .param("password", "123456")                    .param("grant_type", "password")                    .param("scope", "api")            )                    .andExpect(status().isOk())                    // .andDo(print())                    .andReturn();            String contentAsString = mvcResult.getResponse().getContentAsString();            ResultInfo resultInfo = (ResultInfo) JSONUtil.toBean(contentAsString, ResultInfo.class);            jsONObject result = (JSONObject) resultInfo.getData();            String token = result.getStr("accessToken");            tokens.append(token).append("\r\n");        }        Files.write(Paths.get("tokens.txt"), tokens.toString().getBytes());    }

测试多人抢购代金券

添加一个代金券抢购活动信息：

通过jmeter添加用户测试计划，3000个线程同时发起两千个用户执行测试：


测试后结果如下：

可以看到有些请求是失败的，因为没有做优化，抗不了这么大的并发。然后查看数据库情况发现库存已经超卖，100个库存，卖了230单，库存成了负数😰😰😰。

测试同一用户抢购多次代金券

重置数据库数据后，测试同一个用户，1000个线程发起并发请求。


查看数据库发现这一个用户就下了10单。。。

很明显出现了超卖和同一个用户可以多次抢购同一代金券的问题，再后续博客中我会提供基于Redis来解决超卖和同一用户多次抢购的问题。

本文内容到此结束了，
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