PHP高併發情況下防止商品庫存超賣

zhaocrazy發表於2022-04-04

PHP

商城系統中，搶購和秒殺是很常見的營銷場景，在一定時間內有大量的使用者訪問商場下單，主要需要解決的問題有兩個：

1.高併發對資料庫產生的壓力；

2.競爭狀態下如何解決商品庫存超賣；

高併發對資料庫產生的壓力

對於第一個問題，使用快取來處理，避免直接運算元據庫，例如使用Redis。

競爭狀態下如何解決商品庫存超賣

對於第二個問題，需要重點說明。

常規寫法：查詢出對應商品的庫存，判斷庫存數量否大於0，然後執行生成訂單等操作，但是在判斷庫存是否大於0處，如果在高併發下就會有問題，導致庫存量出現負數。

測試表 sql

把如下表資料匯入到資料庫中

/*
Navicat MySQL Data Transfer

Source Server         : 01 本地localhost
Source Server Version : 50553
Source Host           : localhost:3306
Source Database       : test

Target Server Type    : MYSQL
Target Server Version : 50553
File Encoding         : 65001

Date: 2020-11-06 14:31:35
*/

SET FOREIGN_KEY_CHECKS=0;

-- ----------------------------
-- Table structure for products
-- ----------------------------
DROP TABLE IF EXISTS `products`;
CREATE TABLE `products` (
  `id` int(10) NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT 'ID',
  `title` varchar(50) DEFAULT NULL COMMENT '貨品名稱',
  `store` int(11) DEFAULT '0' COMMENT '貨品庫存',
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=2 DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COMMENT='貨品表';

-- ----------------------------
-- Records of products
-- ----------------------------
INSERT INTO `products` VALUES ('1', '稻花香大米', '20');

-- ----------------------------
-- Table structure for order_log
-- ----------------------------
DROP TABLE IF EXISTS `order_log`;
CREATE TABLE `order_log` (
  `id` int(10) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `content` varchar(255) CHARACTER SET utf8mb4 DEFAULT NULL COMMENT '日誌內容',
  `c_time` timestamp NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '建立時間',
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=MyISAM DEFAULT CHARSET=latin1;

-- ----------------------------
-- Table structure for order
-- ----------------------------
DROP TABLE IF EXISTS `order`;
CREATE TABLE `order` (
  `oid` bigint(20) unsigned NOT NULL DEFAULT '0' COMMENT '訂單號',
  `product_id` int(11) DEFAULT '0' COMMENT '商品ID',
  `number` int(11) DEFAULT '0' COMMENT '購買數量',
  `c_time` timestamp NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '建立時間',
  PRIMARY KEY (`oid`)
) ENGINE=MyISAM DEFAULT CHARSET=latin1 COMMENT='訂單表';

下單處理程式碼

<?php

db();
global $con;

//step1 接收下單引數
$product_id = 1;// 商品ID
$buy_num = 1;// 購買數量

//step2 查詢商品資訊
$sql = "select * from products where id={$product_id}";
$result = mysqli_query($con, $sql);
$row = mysqli_fetch_assoc($result);

//step3 判斷商品下單數量是否大於商品庫存數量
//此處在高併發下，可能出現上一個下單後還沒來得及更新庫存，下一個下單判斷庫存數不是最新的庫存
if ($row['store'] > 0) {

    sleep(1);
    //step4 更新商品庫存數量（減去下單數量）
    $sql = "update products set store=store-{$buy_num} where id={$product_id}";
    if (mysqli_query($con, $sql)) {
        echo "更新成功";
        //step5 生成訂單號建立訂單
        $oid = build_order_no();
        create_order($oid, $product_id, $buy_num);
        insertLog('庫存減少成功，下單成功');
    } else {
        echo "更新失敗";
        insertLog('庫存減少失敗');
    }

} else {
    echo "沒有庫存";
    insertLog('庫存不夠');
}

function db()
{
    global $con;
    $con = new mysqli('localhost','root','root','test');
    if (!$con) {
        echo "資料庫連線失敗";
    }
}

/**
 * 生成唯一訂單號
 */
function build_order_no()
{
    return date('Ymd') . str_pad(mt_rand(1, 99999), 5, '0', STR_PAD_LEFT);
}

function create_order($oid, $product_id, $number)
{
    global $con;
    $sql = "INSERT INTO `order` (oid, product_id, number) values('$oid', '$product_id', '$number')";
    mysqli_query($con, $sql);
}

/**
 * 記錄日誌
 */
function insertLog($content)
{
    global $con;
    $sql = "INSERT INTO `order_log` (content) values('$content')";
    mysqli_query($con, $sql);
}

將庫存欄位欄位設為unsigned

因為庫存欄位不能為負數，在下單後更新商品庫存時，如果出現負數將返回false

<?php
db();
global $con;

//step1 接收下單引數
$product_id = 1;// 商品ID
$buy_num = 1;// 購買數量

//step2 查詢商品資訊
$sql = "select * from products where id={$product_id} for UPDATE";//利用for update 開啟行鎖
$result = mysqli_query($con, $sql);
$row = mysqli_fetch_assoc($result);

//step3 判斷商品下單數量是否大於商品庫存數量
if ($row['store'] > 0) {

    sleep(1);
    //step4 更新商品庫存數量（減去下單數量）
    $sql = "update products set store=store-{$buy_num} where id={$product_id}";
    if (mysqli_query($con, $sql)) {
        echo "更新成功";
        //step5 生成訂單號建立訂單
        $oid = build_order_no();
        create_order($oid, $product_id, $buy_num);
        insertLog('庫存減少成功，下單成功');
    } else {
        // 如果出現負數將返回false
        echo "更新失敗";
        insertLog('庫存減少失敗');
    }
} else {
    //商品已經搶購完
    echo "沒有庫存";
    insertLog('庫存不夠');
}

function db()
{
    global $con;
    $con = new mysqli('localhost','root','root','test');
    if (!$con) {
        echo "資料庫連線失敗";
    }
}

/**
 * 生成唯一訂單號
 */
function build_order_no()
{
    return date('Ymd') . str_pad(mt_rand(1, 99999), 5, '0', STR_PAD_LEFT);
}

function create_order($oid, $product_id, $number)
{
    global $con;
    $sql = "INSERT INTO `order` (oid, product_id, number) values('$oid', '$product_id', '$number')";
    mysqli_query($con, $sql);
}

/**
 * 記錄日誌
 */
function insertLog($content)
{
    global $con;
    $sql = "INSERT INTO `order_log` (content) values('$content')";
    mysqli_query($con, $sql);
}

使用mysql的事務，鎖住操作的行

在下單處理過程中，使用mysql的事務將正在下單商品行資料鎖定

<?php
db();
global $con;

//step1 接收下單引數
$product_id = 1;// 商品ID
$buy_num = 1;// 購買數量

mysqli_query($con, "BEGIN"); //開始事務

//step2 查詢商品資訊
$sql = "select * from products where id={$product_id} for UPDATE";//利用for update 開啟行鎖
$result = mysqli_query($con, $sql);
$row = mysqli_fetch_assoc($result);

//step3 判斷商品下單數量是否大於商品庫存數量
if ($row['store'] > 0) {

    sleep(1);
    //step4 更新商品庫存數量（減去下單數量）
    $sql = "update products set store=store-{$buy_num} where id={$product_id}";
    if (mysqli_query($con, $sql)) {
        echo "更新成功";
        //step5 生成訂單號建立訂單
        $oid = build_order_no();
        create_order($oid, $product_id, $buy_num);
        insertLog('庫存減少成功，下單成功');
        mysqli_query($con, "COMMIT");//事務提交即解鎖
    } else {
        echo "更新失敗";
        insertLog('庫存減少失敗');
        mysqli_query($con, "ROLLBACK");//事務回滾即解鎖
    }
} else {
    //商品已經搶購完
    echo "沒有庫存";
    insertLog('庫存不夠');
    mysqli_query($con, "ROLLBACK");//事務回滾即解鎖
}

function db()
{
    global $con;
    $con = new mysqli('localhost','root','root','test');
    if (!$con) {
        echo "資料庫連線失敗";
    }
}

/**
 * 生成唯一訂單號
 */
function build_order_no()
{
    return date('Ymd') . str_pad(mt_rand(1, 99999), 5, '0', STR_PAD_LEFT);
}

function create_order($oid, $product_id, $number)
{
    global $con;
    $sql = "INSERT INTO `order` (oid, product_id, number) values('$oid', '$product_id', '$number')";
    mysqli_query($con, $sql);
}

/**
 * 記錄日誌
 */
function insertLog($content)
{
    global $con;
    $sql = "INSERT INTO `order_log` (content) values('$content')";
    mysqli_query($con, $sql);
}

使用非阻塞的檔案排他鎖

在處理下單請求的時候，用flock鎖定一個檔案，如果鎖定失敗說明有其他訂單正在處理，此時要麼等待要麼直接提示使用者”伺服器繁忙”，計數器儲存搶購的商品數量，避免查詢資料庫。

阻塞(等待)模式：併發時，當有第二個使用者請求時，會等待第一個使用者請求完成、釋放鎖，獲得檔案鎖之後，程式才會繼續執行下去。

<?php
db();
global $con;

//step1 接收下單引數
$product_id = 1;// 商品ID
$buy_num = 1;// 購買數量

$fp = fopen('lock.txt', 'w');
if (flock($fp, LOCK_EX)) {   //檔案獨佔鎖,阻塞
    //step2 查詢商品資訊
    $sql = "select * from products where id={$product_id}";
    $result = mysqli_query($con, $sql);
    $row = mysqli_fetch_assoc($result);

    //step3 判斷商品下單數量是否大於商品庫存數量
    if ($row['store'] > 0) {
        //處理訂單
        sleep(1);
        //step4 更新商品庫存數量（減去下單數量）
        $sql = "update products set store=store-{$buy_num} where id={$product_id}";
        if (mysqli_query($con, $sql)) {
            echo "更新成功";
            //step5 生成訂單號建立訂單
            $oid = build_order_no();
            create_order($oid, $product_id, $buy_num);
            insertLog('庫存減少成功，下單成功');
        } else {
            echo "更新失敗";
            insertLog('庫存減少失敗');
        }
    } else {
        //商品已經搶購完
        echo "沒有庫存";
        insertLog('庫存不夠');
    }
    flock($fp, LOCK_UN); //釋放鎖

}
fclose($fp);

function db()
{
    global $con;
    $con = new mysqli('localhost','root','root','test');
    if (!$con) {
        echo "資料庫連線失敗";
    }
}

/**
 * 生成唯一訂單號
 */
function build_order_no()
{
    return date('Ymd') . str_pad(mt_rand(1, 99999), 5, '0', STR_PAD_LEFT);
}

function create_order($oid, $product_id, $number)
{
    global $con;
    $sql = "INSERT INTO `order` (oid, product_id, number) values('$oid', '$product_id', '$number')";
    mysqli_query($con, $sql);
}

/**
 * 記錄日誌
 */
function insertLog($content)
{
    global $con;
    $sql = "INSERT INTO `order_log` (content) values('$content')";
    mysqli_query($con, $sql);
}

非阻塞模式：併發時，第一個使用者請求，拿得檔案鎖之後。後面請求的使用者直接返回系統繁忙，請稍後再試

<?php
db();
global $con;

//step1 接收下單引數
$product_id = 1;// 商品ID
$buy_num = 1;// 購買數量

$fp = fopen('lock.txt', 'w');
if (flock($fp, LOCK_EX|LOCK_NB)) {   //檔案獨佔鎖,非阻塞
    //step2 查詢商品資訊
    $sql = "select * from products where id={$product_id}";
    $result = mysqli_query($con, $sql);
    $row = mysqli_fetch_assoc($result);

    //step3 判斷商品下單數量是否大於商品庫存數量
    if ($row['store'] > 0) {
        //處理訂單
        sleep(1);
        //step4 更新商品庫存數量（減去下單數量）
        $sql = "update products set store=store-{$buy_num} where id={$product_id}";
        if (mysqli_query($con, $sql)) {
            echo "更新成功";
            //step5 生成訂單號建立訂單
            $oid = build_order_no();
            create_order($oid, $product_id, $buy_num);
            insertLog('庫存減少成功，下單成功');
        } else {
            echo "更新失敗";
            insertLog('庫存減少失敗');
        }
    } else {
        //商品已經搶購完
        echo "沒有庫存";
        insertLog('庫存不夠');
    }
    flock($fp, LOCK_UN); //釋放鎖

} else {
    //系統繁忙，請稍後再試
    echo "系統繁忙，請稍後再試";
    insertLog('系統繁忙，請稍後再試');
}
fclose($fp);

function db()
{
    global $con;
    $con = new mysqli('localhost','root','root','test');
    if (!$con) {
        echo "資料庫連線失敗";
    }
}

/**
 * 生成唯一訂單號
 */
function build_order_no()
{
    return date('Ymd') . str_pad(mt_rand(1, 99999), 5, '0', STR_PAD_LEFT);
}

function create_order($oid, $product_id, $number)
{
    global $con;
    $sql = "INSERT INTO `order` (oid, product_id, number) values('$oid', '$product_id', '$number')";
    mysqli_query($con, $sql);
}

/**
 * 記錄日誌
 */
function insertLog($content)
{
    global $con;
    $sql = "INSERT INTO `order_log` (content) values('$content')";
    mysqli_query($con, $sql);
}

使用redis佇列

因為pop操作是原子的，即使有很多使用者同時到達，也是依次執行，推薦使用
mysql事務在高併發下效能下降很厲害，檔案鎖的方式也是

先將商品庫存到redis佇列

<?php

db();
global $con;

// 查詢商品資訊
$product_id = 1;
$sql = "select * from products where id={$product_id}";
$result = mysqli_query($con, $sql);
$row = mysqli_fetch_assoc($result);
$store = $row['store'];

// 獲取商品在redis快取的庫存
$redis = new Redis();
$result = $redis->connect('127.0.0.1', 6379);
$key = 'goods_store_' . $product_id;
$res = $redis->llen($key);
$count = $store - $res;

for ($i=0; $i<$count; $i++) {
    $redis->lpush($key, 1);
}
echo $redis->llen($key);

function db()
{
    global $con;
    $con = new mysqli('localhost','root','root','test');
    if (!$con) {
        echo "資料庫連線失敗";
    }
}

2.搶購、秒殺邏輯

<?php

db();
global $con;

//step1 接收下單引數
$product_id = 1;// 商品ID
$buy_num = 1;// 購買數量

//step2 下單前判斷redis佇列庫存量
$redis = new Redis();
$result = $redis->connect('127.0.0.1',6379);
$count = $redis->lpop('goods_store_' . $product_id);
if (!$count) {
    insertLog('error:no store redis');
    return '秒殺結束，沒有商品庫存了';
}

sleep(1);
//step3 更新商品庫存數量（減去下單數量）
$sql = "update products set store=store-{$buy_num} where id={$product_id}";
if (mysqli_query($con, $sql)) {
    echo "更新成功";
    //step4 生成訂單號建立訂單
    $oid = build_order_no();
    create_order($oid, $product_id, $buy_num);
    insertLog('庫存減少成功，下單成功');
} else {
    echo "更新失敗";
    insertLog('庫存減少失敗');
}

function db()
{
    global $con;
    $con = new mysqli('localhost','root','root','test');
    if (!$con) {
        echo "資料庫連線失敗";
    }
}

/**
 * 生成唯一訂單號
 */
function build_order_no()
{
    return date('Ymd') . str_pad(mt_rand(1, 99999), 5, '0', STR_PAD_LEFT);
}

function create_order($oid, $product_id, $number)
{
    global $con;
    $sql = "INSERT INTO `order` (oid, product_id, number) values('$oid', '$product_id', '$number')";
    mysqli_query($con, $sql);
}

/**
 * 記錄日誌
 */
function insertLog($content)
{
    global $con;
    $sql = "INSERT INTO `order_log` (content) values('$content')";
    mysqli_query($con, $sql);
}

redis樂觀鎖防止超賣

<?php

$redis =new Redis();
$redis->connect("127.0.0.1", 6379);
$redis->watch('sales');//樂觀鎖 監視作用 set()  初始值0
$sales = $redis->get('sales');

$n = 20;// 庫存
if ($sales >= $n) {
    exit('秒殺結束');
}

//redis開啟事務
$redis->multi();
$redis->incr('sales'); //將 key 中儲存的數字值增一 ,如果 key 不存在，那麼 key 的值會先被初始化為 0 ，然後再執行 INCR 操作。
$res = $redis->exec(); //成功1 失敗0

if ($res) {
    //秒殺成功
    $con = new mysqli('localhost','root','root','test');
    if (!$con) {
        echo "資料庫連線失敗";
    }

    $product_id = 1;// 商品ID
    $buy_num = 1;// 購買數量
    sleep(1);

    $sql = "update products set store=store-{$buy_num} where id={$product_id}";

    if (mysqli_query($con, $sql)) {
        echo "秒殺完成";
    }

} else {
    exit('搶購失敗');
}

感覺這篇文章寫得很好原文地址：- 作者 Peak Xin

本作品採用《CC 協議》，轉載必須註明作者和本文連結

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