Redis乐观锁解决高并发抢红包的问题【redis】
乐观锁是一种不会阻塞其他线程并发的机制，它不会使用数据库的锁进行实现，它的设计里面由于不阻塞其他线程，所以并不会引发线程频繁挂起和恢复，这样便能够提高并发能力，所以也有人把它称为非阻塞锁，那么它的机制是怎么样的呢？
乐观锁使用的是 CAS 原理，所以我们先来讨论 CAS 原理的内容。
CAS 原理概述
在 CAS 原理中，对于多个线程共同的资源，先保存一个旧值（Old Value），比如进入线程后，查询当前存量为 100 个红包，那么先把旧值保存为 100，然后经过一定的逻辑处理。 当需要扣减红包的时候，先比较数据库当前的值和旧值是否一致，如果一致则进行扣减红包的操作，否则就认为它已经被其他线程修改过了，不再进行操作，CAS 原理流程如图 1 所示。
CAS 原理并不排斥并发，也不独占资源，只是在线程开始阶段就读入线程共享数据，保存为旧值。当处理完逻辑，需要更新数据的时候，会进行一次比较，即比较各个线程当前共享的数据是否和旧值保持一致。 如果一致，就开始更新数据；如果不一致，则认为该数据已经被其他线程修改了，那么就不再更新数据，可以考虑重试或者放弃。有时候可以重试，这样就是一个可重入锁，但是 CAS 原理会有一个问题，那就是 ABA 问题，下面先来讨论一下 ABA 问题。
ABA 问题
对于乐观锁而言，我们之前讨论了存在 ABA 的问题，那么什么是 ABA 问题呢？下面看看表 1 的两个线程发生的场景。
在 T3 时刻，由于线程 2 修改了 X=B，此时线程 1 的业务逻辑依旧执行，但是到了 T5 时刻，线程 2 又把 X 还原为 A，那么到了 T6 时刻，使用 CAS 原理的旧值判断，线程 1 就会认为 X 值没有被修改过，于是执行了更新。 我们难以判定的是在 T4 时刻，线程 1 在 X=B 的时候，对于线程 1 的业务逻辑是否正确的问题。由于 X 在线程 2 中的值改变的过程为 A->B->A，才引发这样的问题，因此人们形象地把这类问题称为 ABA 问题。 ABA 问题的发生，是因为业务逻辑存在回退的可能性。如果加入一个非业务逻辑的属性，比如在一个数据中加入版本号（version），对于版本号有一个约定，就是只要修改 X 变量的数据，强制版本号（version）只能递增，而不会回退，即使是其他业务数据回退，它也会递增，那么 ABA 问题就解决了，如表 2 所示。
只是这个 version 变量并不存在什么业务逻辑，只是为了记录更新次数，只能递增，帮助我们克服 ABA 问题罢了，有了这些理论，我们就可以开始使用乐观锁来完成抢红包业务了。
但是这样会导致一个新的问题，就是高并发的情况下失败率比较高。 所以目前流行的重入会加入两种限制，一种是按时间戳的重入，也就是在一定时间戳内（比如说 100 毫秒），不成功的会循环到成功为止，直至超过时间戳，不成功才会退出，返回失败。
乐观锁重入机制
因为乐观锁造成大量更新失败的问题，使用时间戳执行乐观锁重入，是一种提高成功率的方法，比如考虑在 100 毫秒内允许重入，把 UserRedPacketServiceImpl 中的方法 grapRedPacketForVersion 修改为以下代码。
@Transactional(isolation = Isolation.READ_COMMITTED, propagation = Propagation.REQUIRED)
public int grapRedPacketForVersion(Long redPacketId, Long userId) {
// 记录开始时间
long start = System.currentTimeMillis();
// 无限循环，等待成功或者时间满100亳秒退岀
while (true) {
// 获取循环当前时间
long end = System.currentTimeMillis();
// 当前时间己经超过100毫秒，返回失败
if (end - start > 100) {
return FAILED;
}
// 获取红包信息，注意version值
RedPacket redPacket = redPacketDao.getRedPacket(redPacketId);
// 当前小红包库存大于0
if (redPacket.getStock() > 0) {
// 再次传入线程保存的version旧值给SQL判断，是否有其他线程修改过数据
int update = redPacketDao.decreaseRedPacketForVersion(redPacketId, redPacket.getVersion());
// 如果没有数据更新，则说明其他线程已经修改过数据，则重新抢夺
if (update == 0) {
continue;
}
// 生成抢红包信息
UserRedPacket UserRedPacket = new UserRedPacket();
UserRedPacket.setRedPacketId(redPacketId);
UserRedPacket.setUserId(userId);
UserRedPacket.setAmount(redPacket.getUnitAmount());
UserRedPacket.setNote("抢红包" + redPacketId);
// 插入抢红包信息
int result = userRedPacketDao.grapRedPacket(UserRedPacket);
return result;
} else {
// 一旦没有库存，则马上返回
return FAILED;
}
}
}当因为版本号原因更新失败后，会重新尝试抢夺红包，但是会实现判断时间戳，如果时间戳在 100 毫秒内，就继续，否则就不再重新尝试，而判定失败，这样可以避免过多的 SQL 执行，维持系统稳定。乐观锁按时间戳重入 。
但是有时候时间戳并不是那么稳定，也会随着系统的空闲或者繁忙导致重试次数不一。 有时候我们也会考虑限制重试次数
通过 for 循环限定重试 3 次，3 次过后无论成败都会判定为失败而退出，这样就能避免过多的重试导致过多 SQL 被执行的问题
Redis乐观锁详解及应用
在Redis的事务中，WATCH命令可用于提供CAS(check-and-set)功能。假设通过WATCH命令在事务执行之前监控了某个key，倘若在WATCH之后Key的值发生了变化，EXEC命令执行的事务将被放弃，同时返回nil以通知调用者事务执行失败:
redis> SET key 1
OK
redis> WATCH key
OK
redis> SET key 2
OK
redis> MULTI
OK
redis> SET key 3
QUEUED
redis> EXEC
(nil)
redis> GET key
"2"因此，借用redis使用watch可以完成秒杀抢购功能，使用redis中两个key完成秒杀抢购功能，mywatchkey用于存储抢购数量和mywatchlist用户存储抢购列表。
php示例代码：
<?php
$redis = new redis();
$result = $redis->connect('127.0.0.1', 6379);
$mywatchkey = $redis->get("mywatchkey");
$rob_total = 100; //抢购数量
if($mywatchkey<$rob_total){
$redis->watch("mywatchkey");
$redis->multi();
//设置延迟，方便测试效果。
sleep(5);
//插入抢购数据
$redis->hSet("mywatchlist","user_id_".mt_rand(1, 9999),time());
$redis->set("mywatchkey",$mywatchkey+1);
$rob_result = $redis->exec();
if($rob_result){
$mywatchlist = $redis->hGetAll("mywatchlist");
echo "抢购成功！<br/>";
echo "剩余数量：".($rob_total-$mywatchkey-1)."<br/>";
echo "用户列表：<pre>";
var_dump($mywatchlist); //打印抢购成功用户
}else{
echo "手气不好，再抢购！";exit;
}
}腾讯云开发者
