PHP 高并发情况下防止商品库存超卖

商城系统中，抢购和秒杀是很常见的营销场景，在一定时间内有大量的用户访问商场下单，主要需要解决的问题有两个：

1. 高并发对数据库产生的压力；

2. 竞争状态下如何解决商品库存超卖；

高并发对数据库产生的压力

对于第一个问题，使用缓存来处理，避免直接操作数据库，例如使用 Redis。

竞争状态下如何解决商品库存超卖

对于第二个问题，需要重点说明。

常规写法：查询出对应商品的库存，判断库存数量否大于 0，然后执行生成订单等操作，但是在判断库存是否大于 0 处，如果在高并发下就会有问题，导致库存量出现负数。

测试表 sql

把如下表数据导入到数据库中

/*
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 '货品名称',
  `store` int(11) DEFAULT '0' COMMENT '货品库存',
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=2 DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COMMENT='货品表';

-- ----------------------------

-- 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 '日志内容',
  `c_time` timestamp NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '创建时间',
  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 '订单号',
  `product_id` int(11) DEFAULT '0' COMMENT '商品ID',
  `number` int(11) DEFAULT '0' COMMENT '购买数量',
  `c_time` timestamp NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '创建时间',
  PRIMARY KEY(`oid`)
) ENGINE=MyISAM DEFAULT CHARSET=latin1 COMMENT='订单表';

下单处理代码

<?php

db();
global $con;

//step1 接收下单参数
$product_id = 1;// 商品ID
$buy_num = 1;// 购买数量

//step2 查询商品信息
$sql = "select * from products where id={$product_id}";
$result = mysqli_query($con, $sql);
$row = mysqli_fetch_assoc($result);

//step3 判断商品下单数量是否大于商品库存数量
//此处在高并发下，可能出现上一个下单后还没来得及更新库存，下一个下单判断库存数不是最新的库存
if ($row['store'] > 0) {

    sleep(1);
    //step4 更新商品库存数量（减去下单数量）
    $sql = "update products set store=store-{$buy_num} where id={$product_id}";
    if (mysqli_query($con, $sql)) {
        echo "更新成功";
        //step5 生成订单号创建订单
        $oid = build_order_no();
        create_order($oid, $product_id, $buy_num);
        insertLog('库存减少成功，下单成功');
    } else {
        echo "更新失败";
        insertLog('库存减少失败');
    }

} else {
    echo "没有库存";
    insertLog('库存不够');
}

function db()
{
    global $con;
    $con = new mysqli('localhost','root','root','test');
    if (!$con) {
        echo "数据库连接失败";
    }
}

/**

 * 生成唯一订单号
   */
   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);
}

/**

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

将库存字段字段设为 unsigned

因为库存字段不能为负数，在下单后更新商品库存时，如果出现负数将返回 false

<?php
db();
global $con;

//step1 接收下单参数
$product_id = 1;// 商品ID
$buy_num = 1;// 购买数量

//step2 查询商品信息
$sql = "select * from products where id={$product_id} for UPDATE";//利用for update 开启行锁
$result = mysqli_query($con, $sql);
$row = mysqli_fetch_assoc($result);

//step3 判断商品下单数量是否大于商品库存数量
if ($row['store'] > 0) {

    sleep(1);
    //step4 更新商品库存数量（减去下单数量）
    $sql = "update products set store=store-{$buy_num} where id={$product_id}";
    if (mysqli_query($con, $sql)) {
        echo "更新成功";
        //step5 生成订单号创建订单
        $oid = build_order_no();
        create_order($oid, $product_id, $buy_num);
        insertLog('库存减少成功，下单成功');
    } else {
        // 如果出现负数将返回false
        echo "更新失败";
        insertLog('库存减少失败');
    }

} else {
    //商品已经抢购完
    echo "没有库存";
    insertLog('库存不够');
}

function db()
{
    global $con;
    $con = new mysqli('localhost','root','root','test');
    if (!$con) {
        echo "数据库连接失败";
    }
}

/**

 * 生成唯一订单号
   */
   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);
}

/**

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

使用 mysql 的事务，锁住操作的行

在下单处理过程中，使用 mysql 的事务将正在下单商品行数据锁定

<?php
db();
global $con;

//step1 接收下单参数
$product_id = 1;// 商品ID
$buy_num = 1;// 购买数量

mysqli_query($con, "BEGIN"); //开始事务

//step2 查询商品信息
$sql = "select * from products where id={$product_id} for UPDATE";//利用for update 开启行锁
$result = mysqli_query($con, $sql);
$row = mysqli_fetch_assoc($result);

//step3 判断商品下单数量是否大于商品库存数量
if ($row['store'] > 0) {

    sleep(1);
    //step4 更新商品库存数量（减去下单数量）
    $sql = "update products set store=store-{$buy_num} where id={$product_id}";
    if (mysqli_query($con, $sql)) {
        echo "更新成功";
        //step5 生成订单号创建订单
        $oid = build_order_no();
        create_order($oid, $product_id, $buy_num);
        insertLog('库存减少成功，下单成功');
        mysqli_query($con, "COMMIT");//事务提交即解锁
    } else {
        echo "更新失败";
        insertLog('库存减少失败');
        mysqli_query($con, "ROLLBACK");//事务回滚即解锁
    }

} else {
    //商品已经抢购完
    echo "没有库存";
    insertLog('库存不够');
    mysqli_query($con, "ROLLBACK");//事务回滚即解锁
}

function db()
{
    global $con;
    $con = new mysqli('localhost','root','root','test');
    if (!$con) {
        echo "数据库连接失败";
    }
}

/**

 * 生成唯一订单号
   */
   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);
}

/**

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

使用非阻塞的文件排他锁

在处理下单请求的时候，用 flock 锁定一个文件，如果锁定失败说明有其他订单正在处理，此时要么等待要么直接提示用户” 服务器繁忙”，计数器存储抢购的商品数量，避免查询数据库。

阻塞 (等待) 模式：并发时，当有第二个用户请求时，会等待第一个用户请求完成、释放锁，获得文件锁之后，程序才会继续运行下去。

<?php
db();
global $con;

//step1 接收下单参数
$product_id = 1;// 商品ID
$buy_num = 1;// 购买数量

$fp = fopen('lock.txt', 'w');
if (flock($fp, LOCK_EX)) {   //文件独占锁,阻塞
    //step2 查询商品信息
    $sql = "select * from products where id={$product_id}";
    $result = mysqli_query($con, $sql);
    $row = mysqli_fetch_assoc($result);

    //step3 判断商品下单数量是否大于商品库存数量
    if ($row['store'] > 0) {
        //处理订单
        sleep(1);
        //step4 更新商品库存数量（减去下单数量）
        $sql = "update products set store=store-{$buy_num} where id={$product_id}";
        if (mysqli_query($con, $sql)) {
            echo "更新成功";
            //step5 生成订单号创建订单
            $oid = build_order_no();
            create_order($oid, $product_id, $buy_num);
            insertLog('库存减少成功，下单成功');
        } else {
            echo "更新失败";
            insertLog('库存减少失败');
        }
    } else {
        //商品已经抢购完
        echo "没有库存";
        insertLog('库存不够');
    }
    flock($fp, LOCK_UN); //释放锁

}
fclose($fp);

function db()
{
    global $con;
    $con = new mysqli('localhost','root','root','test');
    if (!$con) {
        echo "数据库连接失败";
    }
}

/**

 * 生成唯一订单号
   */
   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);
}

/**

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

非阻塞模式：并发时，第一个用户请求，拿得文件锁之后。后面请求的用户直接返回系统繁忙，请稍后再试

<?php
db();
global $con;

//step1 接收下单参数
$product_id = 1;// 商品ID
$buy_num = 1;// 购买数量

$fp = fopen('lock.txt', 'w');
if (flock($fp, LOCK_EX|LOCK_NB)) {   //文件独占锁,非阻塞
    //step2 查询商品信息
    $sql = "select * from products where id={$product_id}";
    $result = mysqli_query($con, $sql);
    $row = mysqli_fetch_assoc($result);

    //step3 判断商品下单数量是否大于商品库存数量
    if ($row['store'] > 0) {
        //处理订单
        sleep(1);
        //step4 更新商品库存数量（减去下单数量）
        $sql = "update products set store=store-{$buy_num} where id={$product_id}";
        if (mysqli_query($con, $sql)) {
            echo "更新成功";
            //step5 生成订单号创建订单
            $oid = build_order_no();
            create_order($oid, $product_id, $buy_num);
            insertLog('库存减少成功，下单成功');
        } else {
            echo "更新失败";
            insertLog('库存减少失败');
        }
    } else {
        //商品已经抢购完
        echo "没有库存";
        insertLog('库存不够');
    }
    flock($fp, LOCK_UN); //释放锁

} else {
    //系统繁忙，请稍后再试
    echo "系统繁忙，请稍后再试";
    insertLog('系统繁忙，请稍后再试');
}
fclose($fp);

function db()
{
    global $con;
    $con = new mysqli('localhost','root','root','test');
    if (!$con) {
        echo "数据库连接失败";
    }
}

/**

 * 生成唯一订单号
   */
   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);
}

/**

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

使用 redis 队列

• 因为 pop 操作是原子的，即使有很多用户同时到达，也是依次执行，推荐使用
• mysql 事务在高并发下性能下降很厉害，文件锁的方式也是

1. 先将商品库存到 redis 队列

<?php

db();
global $con;

// 查询商品信息
$product_id = 1;
$sql = "select * from products where id={$product_id}";
$result = mysqli_query($con, $sql);
$row = mysqli_fetch_assoc($result);
$store = $row['store'];

// 获取商品在redis缓存的库存
$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 "数据库连接失败";
 }
}

2. 抢购、秒杀逻辑

<?php

db();
global $con;

//step1 接收下单参数
$product_id = 1;// 商品ID
$buy_num = 1;// 购买数量

//step2 下单前判断redis队列库存量
$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 '秒杀结束，没有商品库存了';
}

sleep(1);
//step3 更新商品库存数量（减去下单数量）
$sql = "update products set store=store-{$buy_num} where id={$product_id}";
if (mysqli_query($con, $sql)) {
    echo "更新成功";
    //step4 生成订单号创建订单
    $oid = build_order_no();
    create_order($oid, $product_id, $buy_num);
    insertLog('库存减少成功，下单成功');
} else {
    echo "更新失败";
    insertLog('库存减少失败');
}

function db()
{
    global $con;
    $con = new mysqli('localhost','root','root','test');
    if (!$con) {
        echo "数据库连接失败";
    }
}

/**

 * 生成唯一订单号
   */
   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);
}

/**

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

redis 乐观锁防止超卖

<?php

$redis =new Redis();
$redis->connect("127.0.0.1", 6379);
$redis->watch('sales');//乐观锁 监视作用 set()  初始值0
$sales = $redis->get('sales');

$n = 20;// 库存
if ($sales >= $n) {
 exit('秒杀结束');
}

//redis开启事务
$redis->multi();
$redis->incr('sales'); //将 key 中储存的数字值增一 ,如果 key 不存在，那么 key 的值会先被初始化为 0 ，然后再执行 INCR 操作。
$res = $redis->exec(); //成功1 失败0

if ($res) {
 //秒杀成功
 $con = new mysqli('localhost','root','root','test');
 if (!$con) {
     echo "数据库连接失败";
 }

 $product_id = 1;// 商品ID
 $buy_num = 1;// 购买数量
 sleep(1);
 
 $sql = "update products set store=store-{$buy_num} where id={$product_id}";
 
 if (mysqli_query($con, $sql)) {
     echo "秒杀完成";
 }

} else {
 exit('抢购失败');
}