库存超卖问题

库存超卖问题是指在高并发的情况下，多个用户同时购买同一件商品，导致库存数量被错误地更新，从而出现库存为负数的情况。

• 问题核心在于，多线程下对共享资源（库存）的访问和修改没有进行有效的同步，导致数据不一致。如下图所示：
  

图：库存超卖问题的示例

解决库存超卖问题

库存超卖问题也就是多线程安全问题，常见的解决方法就是加锁：

• 悲观锁：认为线程安全问题一定会发生，因此在操作数据之前先获取锁，确保线程串行执行。
  • 例如Synchronized、Lock都属于悲观锁。
• 乐观锁：认为线程安全问题不一定会发生，因此不加锁，只是在更新数据时去判断有没有其它线程对数据做了修改。
  • 如果没有修改则认为是安全的，自己才更新数据。
  • 如果已经被其它线程修改说明发生了安全问题，此时可以重试或异常。
    

图：悲观锁和乐观锁的区别

提示

悲观锁实际上就是在java基础中线程里面线程同步的内容，这里就不再赘述了，下面讲解乐观锁的实现方式。

乐观锁的实现方式

版本号法：

在数据表中添加一个版本号字段，每次更新数据时先查询当前版本号，然后在更新时带上版本号进行判断，如果版本号不一致说明有其它线程修改了数据，此时可以重试或异常。

• 简单来说就是，在更新数据时，和原来的版本号进行比较，看是否被修改过，如果没有被修改过就更新，否则说明有线程修改了数据，此时可以重试或异常。

CAS法：

CAS算法：CAS（Compare And Swap）算法是一种无锁的乐观锁实现方式，主要通过CPU提供的原子操作来实现线程安全。CAS算法包含三个操作数：内存位置V、旧的预期值A和新的值B。CAS操作会比较内存位置V的当前值与预期值A，如果两者相等，则将内存位置V的值更新为B；如果不相等，则说明有其他线程修改了数据，此时可以重试或异常。

• 简单来说就是，在更新数据时，和原来的数据进行比较，如果没有被修改过就更新，否则说明有线程修改了数据，此时可以重试或异常。

---

提示

下面以CAS法为例，介绍一下如何使用CAS算法来解决库存超卖问题：

• 这是一个优惠券秒杀的业务场景，用户在秒杀开始后可以抢购优惠券，抢购成功后会扣库存并创建订单。

    @Override
    @Transactional
    public Result secKillVoucher(Long voucherId) {
        // 1. 查询优惠券信息
        SeckillVoucher voucher = seckillVoucherService.getById(voucherId);
        // 2. 判断是否在秒杀时间内
        // 2.1 不在则直接返回
        if(voucher.getBeginTime().isAfter(LocalDateTime.now()) ) {
            return Result.fail("秒杀还未开始");
        }
        if(voucher.getEndTime().isBefore(LocalDateTime.now())) {
            return Result.fail("秒杀已经结束");
        }
        // 3. 判断库存是否充足
        if(voucher.getStock()< 1){
            return Result.fail("库存不足");
        }

        // 4. 扣库存
        boolean success = seckillVoucherService.update()
                .setSql("stock = stock - 1")
                .eq("voucher_id", voucherId).eq("stock", voucher.getStock()) // CAS 解决超卖问题
                .update();
        if(!success) {
            return Result.fail("库存不足");
        }

        // 5. 创建订单
        VoucherOrder voucherOrder = new VoucherOrder();
        // 订单id
        long orderId = redisIdWorker.nextId("order");
        voucherOrder.setId(orderId)
                .setUserId(UserHolder.getUser().getId()) // 用户id
                .setVoucherId(voucherId);        // 代金券id
        save(voucherOrder);
        // 6. 返回订单ID
        return Result.ok(orderId);
    }

注意

在多线程测试时会发现，在CAS这个条件下.eq("stock", voucher.getStock())抢购失败率很高。

• 这是因为多线程情况下，在同一时刻多个线程同时查询到库存充足，然后同时执行扣库存的操作，导致只有一个线程能够成功扣库存，其他线程因为CAS条件不满足而失败。

因此在抢购这种有库存的业务场景下，可以不用判断库存是否和之前查询到的一样，而是直接判断库存是否大于0，如下所示：

        // 4. 扣库存
        boolean success = seckillVoucherService.update()
                .setSql("stock = stock - 1")
                .eq("voucher_id", voucherId)
                .gt("stock", 0) // 判断库存是否充足
                .update();
        if(!success) {
            return Result.fail("库存不足");
        }