异步领券
优化方案分析
对于高并发问题，优化的思路有异步写和合并写。
其中，合并写请求比较适合应用在写频率较高，写数据比较简单的场景。而异步写则更适合应用在业务比较复杂，业务链较长的场景。
显然，领券业务更适合使用异步写方案。
思路分析与设计
不过这里存在一个问题：
并不是每一个用户都有领券资格，具体要校验了资格才知道。那我们在发送MQ消息后，就要返回给用户结果了，此时该告诉用户是领券成功还是失败呢？
显然，无论告诉他哪种结果都不一定正确。因此，我们应该将校验领券资格的逻辑前置，在校验完成后再发MQ消息，完成数据库写操作：
方案进一步改进：
但是，校验领券资格的部分依然会有多次数据库查询，还需要加锁。效率提升并不明显，怎么办？
为了进一步提高效率，我们可以把优惠券相关数据缓存到Redis中，这样就可以基于Redis完成资格校验
优惠券缓存
缓存内容
优惠券资格校验需要校验的内容包括：
-
优惠券发放时间
-
优惠券库存
-
用户限领数量
因此，为了减少对Redis内存的消耗，在构建优惠券缓存的时候，我们并不需要把所有优惠券信息写入缓存，而是只保存上述字段即可。
注意！！！！
既然要在缓存中保存优惠券库存，并且校验库存是否充足。那就必须在每次校验通过后，立刻扣减Redis中缓存的库存，否则缓存中库存一直不变，起不到校验是否超发的目的。
缓存数据结构
为了便于我们修改缓存中的库存数据，这里建议采用Hash结构，将库存作为Hash的一个字段，将来只需要通过HINCRBY命令即可修改。
Redis中的数据结构大概如图：
| KEY(couponId) | field | value |
|---|---|---|
| couponId:10 | issueBeginTime | 20230327 |
| issueEndTime | 20230501 | |
| totalNum | 100 | |
| userLimit | 1 | |
| couponId:20 | issueBeginTime | 20230827 |
| issueEndTime | 20230901 | |
| totalNum | 200 | |
| userLimit | 2 |
上述结构中记录了券的每人限领数量：userLimit , 但是用户已经领取的数量并没有记录
一个券可能被多个用户领取，每个用户的已领取数量都需要记录。显然，还是Hash结构更加适合：
| KEY(couponId) | field(userId) | value(count) |
|---|---|---|
| couponId:10 | uid:110 | 1 |
| uid:120 | 1 | |
| uid:130 | 1 | |
| uid:140 | 1 |
缓存KEY前缀
注意！！！
优惠券的缓存该何时添加呢？
优惠券一旦发放，就可能有用户来领券，因此应该在发放优惠券的同时直接添加优惠券缓存。而暂停发放时则应该将优惠券的缓存删除，下次再次发放时重新添加。
添加缓存
private final StringRedisTemplate redisTemplate;@Transactional
@Override
public void beginIssue(CouponIssueFormDTO dto) {// 1.查询优惠券Coupon coupon = getById(dto.getId());if (coupon == null) {throw new BadRequestException("优惠券不存在！");}// 2.判断优惠券状态，是否是暂停或待发放if(coupon.getStatus() != CouponStatus.DRAFT && coupon.getStatus() != PAUSE){throw new BizIllegalException("优惠券状态错误！");}// 3.判断是否是立刻发放LocalDateTime issueBeginTime = dto.getIssueBeginTime();LocalDateTime now = LocalDateTime.now();boolean isBegin = issueBeginTime == null || !issueBeginTime.isAfter(now);// 4.更新优惠券// 4.1.拷贝属性到POCoupon c = BeanUtils.copyBean(dto, Coupon.class);// 4.2.更新状态if (isBegin) {c.setStatus(ISSUING);c.setIssueBeginTime(now);}else{c.setStatus(UN_ISSUE);}// 4.3.写入数据库updateById(c);// 5.添加缓存，前提是立刻发放的if (isBegin) {coupon.setIssueBeginTime(c.getIssueBeginTime());coupon.setIssueEndTime(c.getIssueEndTime());cacheCouponInfo(coupon);}// 6.判断是否需要生成兑换码，优惠券类型必须是兑换码，优惠券状态必须是待发放if(coupon.getObtainWay() == ObtainType.ISSUE && coupon.getStatus() == CouponStatus.DRAFT){coupon.setIssueEndTime(c.getIssueEndTime());codeService.asyncGenerateCode(coupon);}
}private void cacheCouponInfo(Coupon coupon) {// 1.组织数据Map<String, String> map = new HashMap<>(4);map.put("issueBeginTime", String.valueOf(DateUtils.toEpochMilli(coupon.getIssueBeginTime())));map.put("issueEndTime", String.valueOf(DateUtils.toEpochMilli(coupon.getIssueEndTime())));map.put("totalNum", String.valueOf(coupon.getTotalNum()));map.put("userLimit", String.valueOf(coupon.getUserLimit()));// 2.写缓存redisTemplate.opsForHash().putAll(PromotionConstants.COUPON_CACHE_KEY_PREFIX + coupon.getId(), map);
}移除缓存
@Override
@Transactional
public void pauseIssue(Long id) {// 1.查询旧优惠券Coupon coupon = getById(id);if (coupon == null) {throw new BadRequestException("优惠券不存在");}// 2.当前券状态必须是未开始或进行中CouponStatus status = coupon.getStatus();if (status != UN_ISSUE && status != ISSUING) {// 状态错误，直接结束return;}// 3.更新状态boolean success = lambdaUpdate().set(Coupon::getStatus, PAUSE).eq(Coupon::getId, id).in(Coupon::getStatus, UN_ISSUE, ISSUING).update();if (!success) {// 可能是重复更新，结束log.error("重复暂停优惠券");}// 4.删除缓存redisTemplate.delete(PromotionConstants.COUPON_CACHE_KEY_PREFIX + id);
}实现异步领券
根据前面的思路分析：
实现异步领券分为两步：
-
改造领券逻辑，实现基于Redis的领取资格校验，然后发送MQ消息
-
编写MQ监听器，监听到消息后执行领券逻辑
定义MQ消息规范
MQ消息通信规范如下：
| 参数 | 说明 | ||
|---|---|---|---|
| Exchange | promotion.topic | ||
| Routing-Key | coupon:receive | ||
| Message | 参数名 | 类型 | 说明 |
| userId | Long | 用户id | |
| couponId | Long | 优惠券id | |
基于Redis的领取资格校验
@Override@Lock(name = "lock:coupon:#{couponId}")public void receiveCoupon(Long couponId) {// 1.查询优惠券Coupon coupon = queryCouponByCache(couponId);if (coupon == null) {throw new BadRequestException("优惠券不存在");}// 2.校验发放时间LocalDateTime now = LocalDateTime.now();if (now.isBefore(coupon.getIssueBeginTime()) || now.isAfter(coupon.getIssueEndTime())) {throw new BadRequestException("优惠券发放已经结束或尚未开始");}// 3.校验库存if (coupon.getIssueNum() >= coupon.getTotalNum()) {throw new BadRequestException("优惠券库存不足");}Long userId = UserContext.getUser();// 4.校验每人限领数量// 4.1.查询领取数量String key = PromotionConstants.USER_COUPON_CACHE_KEY_PREFIX + couponId;Long count = redisTemplate.opsForHash().increment(key, userId.toString(), 1);// 4.2.校验限领数量if(count > coupon.getUserLimit()){throw new BadRequestException("超出领取数量");}// 5.扣减优惠券库存redisTemplate.opsForHash().increment(PromotionConstants.COUPON_CACHE_KEY_PREFIX + couponId, "totalNum", -1);// 6.发送MQ消息UserCouponDTO uc = new UserCouponDTO();uc.setUserId(userId);uc.setCouponId(couponId);mqHelper.send(MqConstants.Exchange.PROMOTION_EXCHANGE, MqConstants.Key.COUPON_RECEIVE, uc);}private Coupon queryCouponByCache(Long couponId) {// 1.准备KEYString key = PromotionConstants.COUPON_CACHE_KEY_PREFIX + couponId;// 2.查询Map<Object, Object> objMap = redisTemplate.opsForHash().entries(key);if (objMap.isEmpty()) {return null;}// 3.数据反序列化return BeanUtils.mapToBean(objMap, Coupon.class, false, CopyOptions.create());}监听MQ并领券
@RabbitListener(bindings = @QueueBinding(value = @Queue(name = "coupon.receive.queue", durable = "true"),exchange = @Exchange(name = PROMOTION_EXCHANGE, type = ExchangeTypes.TOPIC),key = COUPON_RECEIVE))public void listenCouponReceiveMessage(UserCouponDTO uc){userCouponService.checkAndCreateUserCoupon(uc);}// 移除了锁，这里不需要加锁了
@Transactional
@Override
public void checkAndCreateUserCoupon(UserCouponDTO uc) {// 1.查询优惠券Coupon coupon = couponMapper.selectById(uc.getCouponId());if (coupon == null) {throw new BizIllegalException("优惠券不存在！");}// 2.更新优惠券的已经发放的数量 + 1int r = couponMapper.incrIssueNum(coupon.getId());if (r == 0) {throw new BizIllegalException("优惠券库存不足！");}// 3.新增一个用户券saveUserCoupon(coupon, uc.getUserId());// 4.更新兑换码状态if (uc.getSerialNum()!= null) {codeService.lambdaUpdate().set(ExchangeCode::getUserId, uc.getUserId()).set(ExchangeCode::getStatus, ExchangeCodeStatus.USED).eq(ExchangeCode::getId, uc.getSerialNum()).update();}
}异步的兑换码领券
思路分析
-
生成兑换码时，将优惠券及对应兑换码序列号的最大值缓存到Redis中
-
改造兑换优惠券的功能，利用Redis完成资格校验，然后发送MQ消息（消息体中要增加传递兑换码的序列号）
-
改造领取优惠券的MQ监听器，添加标记兑换码状态为已兑换的功能
缓存兑换码
生成兑换码时，将优惠券及对应兑换码序列号的最大值缓存到Redis中
@Override
@Async("generateExchangeCodeExecutor")
public void asyncGenerateCode(Coupon coupon) {// 发放数量Integer totalNum = coupon.getTotalNum();// 1.获取Redis自增序列号Long result = serialOps.increment(totalNum);if (result == null) {return;}int maxSerialNum = result.intValue();List<ExchangeCode> list = new ArrayList<>(totalNum);for (int serialNum = maxSerialNum - totalNum + 1; serialNum <= maxSerialNum; serialNum++) {// 2.生成兑换码String code = CodeUtil.generateCode(serialNum, coupon.getId());ExchangeCode e = new ExchangeCode();e.setCode(code);e.setId(serialNum);e.setExchangeTargetId(coupon.getId());e.setExpiredTime(coupon.getIssueEndTime());list.add(e);}// 3.保存数据库saveBatch(list);// 4.写入Redis缓存，member：couponId，score：兑换码的最大序列号redisTemplate.opsForZSet().add(COUPON_RANGE_KEY, coupon.getId().toString(), maxSerialNum);
}改造领券功能
改造兑换优惠券的功能，利用Redis完成资格校验，然后发送MQ消息（消息体中要增加传递兑换码的序列号）
@Override
@Lock(name = "lock:coupon:#{T(com.tianji.common.utils.UserContext).getUser()}")
public void exchangeCoupon(String code) {// 1.校验并解析兑换码long serialNum = CodeUtil.parseCode(code);// 2.校验是否已经兑换 SETBIT KEY 4 1boolean exchanged = codeService.updateExchangeMark(serialNum, true);if (exchanged) {throw new BizIllegalException("兑换码已经被兑换过了");}try {// 3.查询兑换码对应的优惠券idLong couponId = codeService.exchangeTargetId(serialNum);if (couponId == null) {throw new BizIllegalException("兑换码不存在！");}Coupon coupon = queryCouponByCache(couponId);// 4.是否过期LocalDateTime now = LocalDateTime.now();if (now.isAfter(coupon.getIssueEndTime()) || now.isBefore(coupon.getIssueBeginTime())) {throw new BizIllegalException("优惠券活动未开始或已经结束");}// 5.校验每人限领数量Long userId = UserContext.getUser();// 5.1.查询领取数量String key = PromotionConstants.USER_COUPON_CACHE_KEY_PREFIX + couponId;Long count = redisTemplate.opsForHash().increment(key, userId.toString(), 1);// 5.2.校验限领数量if(count > coupon.getUserLimit()){throw new BadRequestException("超出领取数量");}// 6.发送MQ消息通知UserCouponDTO uc = new UserCouponDTO();uc.setUserId(userId);uc.setCouponId(couponId);uc.setSerialNum((int) serialNum);mqHelper.send(MqConstants.Exchange.PROMOTION_EXCHANGE, MqConstants.Key.COUPON_RECEIVE, uc);} catch (Exception e) {// 重置兑换的标记 0codeService.updateExchangeMark(serialNum, false);throw e;}
}@Override
public Long exchangeTargetId(long serialNum) {// 1.查询score值比当前序列号大的第一个优惠券Set<String> results = redisTemplate.opsForZSet().rangeByScore(COUPON_RANGE_KEY, serialNum, serialNum + 5000, 0L, 1L);if (CollUtils.isEmpty(results)) {return null;}// 2.数据转换String next = results.iterator().next();return Long.parseLong(next);
}改造领取优惠券的MQ监听器，添加标记兑换码状态为已兑换的功能
// 移除了锁，这里不需要加锁了
@Transactional
@Override
public void checkAndCreateUserCoupon(UserCouponDTO uc) {// 1.查询优惠券Coupon coupon = couponMapper.selectById(uc.getCouponId());if (coupon == null) {throw new BizIllegalException("优惠券不存在！");}// 2.更新优惠券的已经发放的数量 + 1int r = couponMapper.incrIssueNum(coupon.getId());if (r == 0) {throw new BizIllegalException("优惠券库存不足！");}// 3.新增一个用户券saveUserCoupon(coupon, uc.getUserId());// 4.更新兑换码状态if (uc.getSerialNum()!= null) {codeService.lambdaUpdate().set(ExchangeCode::getUserId, uc.getUserId()).set(ExchangeCode::getStatus, ExchangeCodeStatus.USED).eq(ExchangeCode::getId, uc.getSerialNum()).update();}
}
