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基于 Java 的电商业务秒杀商品高并发、数据一致性、系统性能等多个方面设计方案

news 来源：原创 2025/5/15 12:59:02

1. 需求分析

高并发：大量用户同时抢购，系统需要支持高并发请求。
库存一致性：避免超卖（库存减为负数）或数据不一致。
高性能：响应时间要短，用户体验要好。
公平性：先到先得，避免作弊。

2. 技术选型

缓存：使用 Redis 缓存商品库存和秒杀结果，减少数据库压力。
消息队列：使用 RabbitMQ 或 Kafka 异步处理订单，削峰填谷。
数据库：MySQL 存储订单和商品信息，使用事务保证数据一致性。
分布式锁：使用 Redis 或 Zookeeper 实现分布式锁，避免超卖。

3. 系统架构设计

前端：
- 静态页面缓存，减少服务器压力。
- 倒计时结束后，按钮可点击，用户提交秒杀请求。
网关层：
- 使用 Nginx 或 Spring Cloud Gateway 做负载均衡和限流。
服务层：
- 库存预减：在 Redis 中预减库存，避免直接访问数据库。
- 分布式锁：确保库存扣减的原子性。
- 消息队列：将秒杀请求放入消息队列，异步处理订单。
数据层：
- Redis：缓存商品库存、秒杀结果。
- MySQL：存储订单和商品信息，使用事务保证一致性。

4. 核心流程

初始化数据：
- 将商品库存加载到 Redis 中。
- 设置秒杀开始时间。
用户请求：
- 用户点击秒杀按钮，前端发送请求到服务端。
库存预减：
- 服务端从 Redis 中预减库存。
- 如果库存不足，直接返回秒杀失败。
生成订单：
- 将秒杀请求放入消息队列。
- 异步消费消息，生成订单并写入数据库。
返回结果：
- 返回秒杀成功或失败的结果给用户。

5. 关键代码实现

5.1 Redis 库存预减

java

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// 初始化库存
public void initStock(String productId, int stock) {
    redisTemplate.opsForValue().set("stock:" + productId, stock);
}

// 预减库存
public boolean reduceStock(String productId) {
    Long stock = redisTemplate.opsForValue().decrement("stock:" + productId);
    return stock != null && stock >= 0;
}

5.2 分布式锁

java

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// 使用 Redis 实现分布式锁
public boolean tryLock(String lockKey, String requestId, int expireTime) {
    return redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(lockKey, requestId, expireTime, TimeUnit.SECONDS);
}

// 释放锁
public void releaseLock(String lockKey, String requestId) {
    if (requestId.equals(redisTemplate.opsForValue().get(lockKey))) {
        redisTemplate.delete(lockKey);
    }
}

5.3 消息队列处理订单

java

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// 发送消息到队列
public void sendOrderMessage(String productId, String userId) {
    Map<String, String> message = new HashMap<>();
    message.put("productId", productId);
    message.put("userId", userId);
    rabbitTemplate.convertAndSend("orderQueue", message);
}

// 消费消息生成订单
@RabbitListener(queues = "orderQueue")
public void handleOrderMessage(Map<String, String> message) {
    String productId = message.get("productId");
    String userId = message.get("userId");
    // 生成订单并写入数据库
    orderService.createOrder(productId, userId);
}

5.4 数据库事务

java

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@Transactional
public void createOrder(String productId, String userId) {
    // 扣减库存
    productService.reduceStock(productId);
    // 创建订单
    Order order = new Order();
    order.setProductId(productId);
    order.setUserId(userId);
    order.setCreateTime(new Date());
    orderMapper.insert(order);
}