使用Redis和SSM（Spring+Spring MVC+MyBatis）搭建抢红包开发环境和超发现象完整实例

时间：12-11来源：作者：点击数：12801

在《高并发系统的分析和设计》教程中介绍了抢红包的场景，现在模拟 20 万元的红包，共分为 2 万个可抢的小红包，有 3 万人同时抢夺的场景，模拟讲解出现超发和如何保证数据一致性的问题。

在高并发的场景下，除了数据的一致性外，还要关注性能的问题，因为一般而言，超过 5 秒用户体验就不太好了，所以要测试数据一致性和系统的性能。

搭建 Service 层和 DAO 层

首先要在数据库建表，一个是红包表，另一个是用户抢红包表，如图 1 所示。

图 1 抢红包表设计

这里的红包表表示存放红包的是一个大红包的信息，它会分为若干个小红包，为了业务简单，假设每一个红包是等额的。而对于抢红包而言，就是从大红包中抢夺那些剩余的小红包，剩余红包数会被记录在红包表中，下面给出这两个表的建表 SQL 和数据，代码如下所示。

DROP TABLE IF EXISTS `t_red_packet`;
CREATE TABLE `t_red_packet` (
  `id` int(12) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `user_id` int(12) NOT NULL,
  `amount` decimal(16,2) NOT NULL,
  `send_date` timestamp NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP,
  `total` int(12) NOT NULL,
  `unit_amount` decimal(12,0) NOT NULL,
  `stock` int(12) NOT NULL,
  `version` int(12) NOT NULL DEFAULT '0',
  `note` varchar(256) DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=2 DEFAULT CHARSET=utf8;
/*插入一个20万元金额，2万个小红包，每个10元的红包数据 */
insert  into `t_red_packet`(`user_id`,`amount`,`send_date`,`total`,`unit_amount`,`stock`,`version`,`note`) values (1,'200000.00','2019-07-29 10:47:20',20000,'10',20000,0,'20万元金额，2万个小红包，每个10元');
/*Table structure for table `t_user_red_packet` */
DROP TABLE IF EXISTS `t_user_red_packet`;
CREATE TABLE `t_user_red_packet` (
  `id` int(12) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `red_packet_id` int(12) NOT NULL,
  `user_id` int(12) NOT NULL,
  `amount` decimal(16,2) NOT NULL,
  `grab_time` timestamp NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP,
  `note` varchar(256) DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;

这样就建好了两个表，并且将一个 20 万元金额，2 万个小红包，每个 10 元的红包信息插入到了红包表中，将来可以用来模拟测试。

有了这两个表，我们就可以为这两个表建两个 POJO 了，让这两个表和 POJO 对应起来，这两个 POJO 为 RedPacket 和 UserRedPacket，RedPacket 代码如下所示。

package com.pojo;
import java.io.Serializable;
//实现Serializable接口，这样便可序列化对象
import java.sql.Timestamp;
public class RedPacket implements Serializable {
    private Long id;
    private Long userId;
    private Double amount;
    private Timestamp sendDate;
    private Integer total;
    private Double unitAmount;
    private Integer stock;
    private Integer version;
    private String note;
    /**省略getter和setter方法**/
}

UserRedPacket代码如下所示：

package com.pojo;
import java.io.Serializable;
import java.sql.Timestamp;
public class UserRedPacket implements Serializable {
    private Long id;
    private Long redPacketId;
    private Long userId;
    private Double amount;
    private Timestamp grabTime;
    private String note;
    /**省略getter和setter方法**/
}

这两个 POJO，它们一个是红包信息，一个是抢红包信息。使用 MyBatis 开发它们，先来完成大红包信息的查询，此时先来定义一个 DAO 对象，代码如下所示。

package com.dao;
import org.springframework.stereotype.Repository;
import com.pojo.RedPacket;
@Repository
public interface RedPacketDao {
    /**
     * 获取红包信息
     *
     * @param id 红包 id
     * @return 红包具体信息
     */
    public RedPacket getRedPacket(Long id);
    /**
     * 扣减抢红包数
     *
     * @param id -- 红包id
     * @return 更新记录条数
     */
    public int decreaseRedPacket(Long id);
}

其中的两个方法，一个是查询红包，另一个是扣减红包库存。抢红包的逻辑是，先查询红包的信息，看其是否拥有存量可以扣减。如果有存量，那么可以扣减它，否则就不扣减，现在用一个映射 XML 实现这两个方法，代码如下所示。

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE mapper
PUBLIC "-//mybatis.org//DTD Mapper 3.0//EN"
"http://mybatis.org/dtd/mybatis-3-mapper.dtd">
<mapper namespace="com.dao.RedPacketDao">
    <!-- 查询红包具体信息 -->
    <select id="getRedPacket" parameterType="long"
        resultType="com.pojo.RedPacket">
        select id, user_id as userId, amount, send_date as sendDate, total,
        unit_amount as unitAmount, stock, version, note from T_RED_PACKET
        where id =#{id}
    </select>
    <!-- 扣减抢红包库存 -->
    <update id="decreaseRedPacket">
        update T_RED_PACKET set stock = stock - 1 where id = #{id}
    </update>
</mapper>

这里并没有加锁这类动作，目的是为了演示超发红包的情况，让大家能够明确在高并发下所面临的问题。然后是抢红包的设计了，先来定义插入抢红包的 DAO，代码如下所示。

package com.dao;
import org.springframework.stereotype.Repository;
import com.pojo.UserRedPacket;
@Repository
public interface UserRedPacketDao {
    /**
     * 插入抢红包信息
     *
     * @Param userRedPacket抢红包信息
     * @return 影响记录数
     */
    public int grapRedPacket(UserRedPacket userRedPacket);
}

同样的，我们也要使用一个映射 XML 实现接口所定义的插入抢红包的 grapRedPacket 方法，代码如下所示。

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE mapper
PUBLIC "-//mybatis.org//DTD Mapper 3.0//EN"
"http://mybatis.org/dtd/mybatis-3-mapper.dtd">
<mapper namespace="com.dao.UserRedPacketDao">
    <!--插入抢红包信息 -->
    <insert id="grapRedPacket" useGeneratedKeys="true"
        keyProperty="id" parameterType="com.pojo.UserRedPacket">
        insert into
        T_USER_RED_PACKET(red_packet_id, user_id, amount,
        grab_time,note)
        values (#{redPacketId}, #{userId}, #{amount}, now(),#{note})
    </insert>
</mapper>

这里使用了 useGeneratedKeys 和 keyProperty，这就意味着会返回数据库生成的主键信息，这样就可以拿到插入记录的主键了，关于 DAO 层就基本完成了。

接下来定义两个 Service 层接口，分别是 UserRedPacketService 和 RedPacketService，RedPacketService 代码如下所示。

package com.service;
import com.pojo.RedPacket;
public interface RedPacketService {
    /**
     * 获取红包
     *
     * @param id 编号
     * @return 红包信息
     */
    public RedPacket getRedPacket(Long id);
    /**
     * 扣减红包
     *
     * @param id 编号
     * @return 影响条数
     */
    public int decreaseRedPacket(Long id);
}

UserRedPacketService 代码如下所示：

package com.service;
public interface UserRedPacketService {
    /**
     * 保存抢红包
     *
     * @param redPacketId 红包编号
     * @param userId      抢红包用户编号
     * @return 影响记录数
     */
    public int grapRedPacket(Long redPacketId, Long userId);
}

它的两个实现类，比较简单的 RedPacketService 的实现类，代码如下所示。

package com.service.impl;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Service;
import org.springframework.transaction.annotation.Isolation;
import org.springframework.transaction.annotation.Propagation;
import org.springframework.transaction.annotation.Transactional;
import com.dao.RedPacketDao;
import com.pojo.RedPacket;
import com.service.RedPacketService;
@Service
public class RedPacketServiceImpl implements RedPacketService {
    @Autowired
    private RedPacketDao redPacketDao = null;
    @Override
    @Transactional(isolation = Isolation.READ_COMMITTED, propagation = Propagation.REQUIRED)
    public RedPacket getRedPacket(Long id) {
        return redPacketDao.getRedPacket(id);
    }
    @Override
    @Transactional(isolation = Isolation.READ_COMMITTED, propagation = Propagation.REQUIRED)
    public int decreaseRedPacket(Long id) {
        return redPacketDao.decreaseRedPacket(id);
    }
}

配置了事务注解 @Transactional，让程序能够在事务中运行，以保证数据的一致性，这里采用的是读/写提交的隔离级别，之所以不采用更高的级别，主要是提高数据库的并发能力，而对于传播行为则采用 Propagation.REQUIRED，这样调用这个方法的时候，如果没有事务则会创建事务，如果有事务则沿用当前事务。

实现 UserRedPacketService 接口的方法 grapRedPacket，它是核心的接口方法，代码如下所示。

package com.service.impl;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.transaction.annotation.Isolation;
import org.springframework.transaction.annotation.Propagation;
import org.springframework.transaction.annotation.Transactional;
import com.dao.RedPacketDao;
import com.dao.UserRedPacketDao;
import com.pojo.RedPacket;
import com.pojo.UserRedPacket;
import com.service.UserRedPacketService;
public class UserRedPacketServiceImpl implements UserRedPacketService {
    @Autowired
    private UserRedPacketDao userRedPacketDao = null;
    @Autowired
    private RedPacketDao redPacketDao = null;
    // 失败
    private static final int FAILED = 0;
    @Override
    @Transactional(isolation = Isolation.READ_COMMITTED, propagation = Propagation.REQUIRED)
    public int grapRedPacket(Long redPacketId, Long userId) {
        // 获取红包信息
        RedPacket redPacket = redPacketDao.getRedPacket(redPacketId);
        // 当前小红包库存大于0
        if (redPacket.getStock() > 0) {
            redPacketDao.decreaseRedPacket(redPacketId);
            // 生成抢红包信息
            UserRedPacket userRedPacket = new UserRedPacket();
            userRedPacket.setRedPacketId(redPacketId);
            userRedPacket.setUserId(userId);
            userRedPacket.setAmount(redPacket.getUnitAmount());
            userRedPacket.setNote("抢红包 " + redPacketId);
            // 插入抢红包信息
            int result = userRedPacketDao.grapRedPacket(userRedPacket);
            return result;
        }
        // 失败返回
        return FAILED;
    }
}

grapRedPacket 方法的逻辑是首先获取红包信息，如果发现红包库存大于 0，则说明还有红包可抢，抢夺红包并生成抢红包的信息将其保存到数据库中。

要注意的是，数据库事务方面的设置，代码中使用注解 @Transactional，说明它会在一个事务中运行，这样就能够保证所有的操作都是在一个事务中完成的。在高并发中会发生超发的现象，后面会看到超发的实际测试。

使用全注解搭建 SSM 开发环境

这里将使用注解的方式来完成 SSM 开发的环境，可以通过继承 AbstractAnnotation ConfigDispatcherServletInitializer 去配置其他内容，因此首先来配置 WebAppInitializer，代码如下所示。

package com.config;
import javax.servlet.FilterRegistration.Dynamic;
import javax.servlet.MultipartConfigElement;
import org.springframework.web.servlet.support.AbstractAnnotationConfigDispatcherServletInitializer;
public class WebAppInitializer extends AbstractAnnotationConfigDispatcherServletInitializer {
    // Spring IoC环境配置
    @Override
    protected Class<?>[] getRootConfigClasses() {
        // 配置Spring IoC资源
        return new Class<?>[] { RootConfig.class };
    }
    // DispatcherServlet 环境配置
    protected Class<?>[] getServletConfigClasses() {
        // 加载Java配置类
        return new Class<?>[] { WebConfig.class };
    }
    // DispatchServlet拦截请求配置
    @Override
    protected String[] getServletMappings() {
        return new String[] { "*.do" };
    }
    /**
     * @param dynamic Servlet 上传文件配置.
     */
    protected void customizeRegistration(Dynamic dynamic) {
        // 配置上传文件路径
        String filepath = "e:/mvc/uploads";
        // 5MB
        Long singleMax = (long) (5 * Math.pow(2, 20));
        // 10MB
        Long totalMax = (long) (10 * Math.pow(2, 20));
        // 设置上传文件配置
        dynamic.setMultipartConfig(new MultipartConfigElement(filepath, singleMax, totalMax, 0));
    }
}

这个类继承了 AbstractAnnotationConfigDispatcherServletInitializer，它实现了 3 个抽象方法，并且覆盖了父类的 customizeRegistration 方法，作为上传文件的配置。实现的 3 个方法为：

getRootConfigClasses 是一个配置 Spring IoC 容器的上下文配置，此配置在代码中将会由类 RootConfig 完成。
getServletConfigClasses 配置 DispatcherServlet 上下文配置，将会由 WebConfig 完成。
getServletMappings 配置 DispatcherServlet 拦截内容，拦截所有以 .do 结尾的请求。

通过这 3 个方法就可以配置 Web 工程中的 Spring IoC 资源和 DispatcherServlet 的配置内容，首先是配置 Spring IoC 容器，配置类 RootConfig，代码如下所示。

package com.config;
import java.security.Provider.Service;
import java.util.Properties;
import javax.sql.DataSource;
import org.apache.commons.dbcp.BasicDataSourceFactory;
import org.apache.tools.ant.types.selectors.TypeSelector.FileType;
import org.aspectj.apache.bcel.Repository;
import org.mybatis.spring.SqlSessionFactoryBean;
import org.mybatis.spring.mapper.MapperScannerConfigurer;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.ComponentScan;
import org.springframework.context.annotation.ComponentScan.Filter;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.core.io.ClassPathResource;
import org.springframework.core.io.Resource;
import org.springframework.jdbc.datasource.DataSourceTransactionManager;
import org.springframework.transaction.PlatformTransactionManager;
import org.springframework.transaction.annotation.EnableTransactionManagement;
import org.springframework.transaction.annotation.TransactionManagementConfigurer;
@Configuration
// 定义Spring扫描的包
@ComponentScan(value = "com.*", includeFilters = { @Filter(type = FileType.ANNOTATION, value = { Service.class }) })
// 使用事务驱动管理器
@EnableTransactionManagement
// 实现接口 TransactionManagementConfigurer，这样可以配置注解驱动事务
public class RootConfig implements TransactionManagementConfigurer {
    private DataSource dataSource = null;
    /**
     * 配置数据库
     *
     * @return数据连接池
     */
    @Bean(name = "dataSource")
    public DataSource initDataSource() {
        if (dataSource != null) {
            return dataSource;
        }
        Properties props = new Properties();
        props.setProperty("driverClassName", "com.mysql.jdbc.Driver");
        props.setProperty("url", "jdbc:mysql://localhost:3306/redis");
        props.setProperty("username", "root");
        props.setProperty("password", "1128");
        try {
            dataSource = BasicDataSourceFactory.createDataSource(props);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return dataSource;
    }
    /**
     * 配置 SqlSessionFactoryBean
     *
     * @return SqlSessionFactoryBean
     */
    @Bean(name = "SqlSessionFactory")
    public SqlSessionFactoryBean initSqlSessionFactory() {
        SqlSessionFactoryBean SqlSessionFactory = new SqlSessionFactoryBean();
        SqlSessionFactory.setDataSource(initDataSource());
        // 配置MyBatis配置文件
        Resource resource = new ClassPathResource("mybatis/mybatis-config.xml");
        SqlSessionFactory.setConfigLocation(resource);
        return SqlSessionFactory;
    }
    /**
     * 通过自动扫描，发现MyBatis Mapper接口
     *
     * @return Mapper 扫描器
     */
    @Bean
    public MapperScannerConfigurer initMapperScannerConfigurer() {
        MapperScannerConfigurer msc = new MapperScannerConfigurer();
        // 扫描包
        msc.setBasePackage("com.*");
        msc.setSqlSessionFactoryBeanName("SqlSessionFactory");
        // 区分注解扫描
        msc.setAnnotationClass(Repository.class);
        return msc;
    }
    /**
     * 实现接口方法，注册注解事务，当@Transactional使用的时候产生数据库事务
     */
    @Override
    @Bean(name = "annotationDrivenTransactionManager")
    public PlatformTransactionManager annotationDrivenTransactionManager() {
        DataSourceTransactionManager transactionManager = new DataSourceTransactionManager();
        transactionManager.setDataSource(initDataSource());
        return transactionManager;
    }
}

这个类和之前论述的有所不同，它标注了注解 @EnableTransactionManagement，实现了接口 TransactionManagementConfigurer，这样的配置是为了实现注解式的事务，将来可以通过注解 @Transactional 配置数据库事务。

它有一个方法定义，这个方法就是 annotationDrivenTransactionManager，这需要将一个事务管理器返回给它就可以了。

除了配置数据库事务外，还配置了数据源 SqlSessionFactoryBean 和 MyBatis 的扫描类，并把 MyBatis 的扫描类通过注解 @Repository 和包名（"com.*"）限定。

这样 MyBatis 就会通过 Spring 的机制找到对应的接口和配置，Spring 会自动把对应的接口装配到 IoC 容器中。

有了 Spring IoC 容器后，还需要配置 DispatcherServlet 上下文，从 WebAppInitializer 配置类来看，完成这个任务的便是类 WebConfig，代码如下所示。

package com.config;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.ComponentScan;
import org.springframework.context.annotation.ComponentScan.Filter;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.context.annotation.FilterType;
import org.springframework.http.MediaType;
import org.springframework.http.converter.json.MappingJackson2HttpMessageConverter;
import org.springframework.stereotype.Controller;
import org.springframework.web.servlet.HandlerAdapter;
import org.springframework.web.servlet.ViewResolver;
import org.springframework.web.servlet.config.annotation.EnableWebMvc;
import org.springframework.web.servlet.mvc.method.annotation.RequestMappingHandlerAdapter;
import org.springframework.web.servlet.view.InternalResourceViewResolver;
@Configuration
//定义Spring MVC扫描的包
@ComponentScan(value = "com.*", includeFilters = { @Filter(type = FilterType.ANNOTATION, value = Controller.class) })
//启动Spring MVC配置
@EnableWebMvc
public class WebConfig {
    /**
     * 通过注解@Bean初始化视图解析器
     *
     * @return ViewResolver 视图解析器
     */
    @Bean(name = "internalResourceViewResolver")
    public ViewResolver initViewResolver() {
        InternalResourceViewResolver ViewResolver = new InternalResourceViewResolver();
        ViewResolver.setPrefix("/WEB-INF/jsp/");
        ViewResolver.setSuffix(".jsp");
        return ViewResolver;
    }
    /**
     * 初始化 RequestMmppingHandlerAdmpter，并加载 Http 的 Json 转换器
     *
     * @return RequestMappingHandlerAdapter 对象
     */
    @Bean(name = "requestMappingHandlerAdapter")
    public HandlerAdapter initRequestMappingHandlerAdapter() {
        // 创建 RequestMappingHandlerAdapter 适配器
        RequestMappingHandlerAdapter rmhd = new RequestMappingHandlerAdapter();
        // HTTP JSON 转换器
        MappingJackson2HttpMessageConverter jsonConverter = new MappingJackson2HttpMessageConverter();
        // Mapping Jackson2HttpMessageConverter 接收 JSON 类型消息的转换
        MediaType mediaType = MediaType.APPLICATION_JSON_UTF8;
        List<MediaType> mediaTypes = new ArrayList<MediaType>();
        mediaTypes.add(mediaType);
        // 加入转换器的支持类型
        jsonConverter.setSupportedMediaTypes(mediaTypes);
        // 往适配器加入json转换器
        rmhd.getMessageConverters().add(jsonConverter);
        return rmhd;
    }
}

这里配置了一个视图解析器，通过它找到对应 JSP 文件，然后使用数据模型进行渲染，采用自定义创建 RequestMappingHandlerAdapter，为了让它能够支持 JSON 格式（@ResponseBody）的转换，所以需要创建一个关于对象和 JSON 的转换消息类，那就是 MappingJackson2HttpMessageConverter 类对象。

创建它之后，把它注册给 RequestMapping HandlerAdapter 对象，这样当控制器遇到注解 @ResponseBody 的时候就知道采用 JSON 消息类型进行应答，那么在控制器完成逻辑后，由处理器将其和消息转换类型做匹配，找到 MappingJackson2HttpMessageConverter 类对象，从而转变为 JSON 数据。

通过上面的 3 个类就搭建好了 Spring MVC 和 Spring 的开发环境，但是没有完成对 MyBatis 配置文件，从 RootConfig 类中可以看出，使用文件 /mybatis/mybatis-config.xml 进行配置，它的源码也很简单，如下所示。

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<!DOCTYPE configuration PUBLIC "-//mybatis.org//DTD Config 3.0//EN"
"http://mybatis.org/dtd/mybatis-3-config.dtd">
<configuration>
    <mappers>
        <mapper resource="com/dao/RoleMapper.xml" />
        <mapper resource="com/dao/UserRedPacket.xml" />
        <mapper resource="com/dao/RedPacket.xml" />
    </mappers>
</configuration>

这样关于后台的逻辑就已经完成，接下来就要开发控制器，进行页面测试了。

开发控制器和超发现象测试

有了上述的内容就可以开发控制器，并进行测试。首先要给出一个控制器，用来完成基础的逻辑，代码如下所示。

package com.controller;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Controller;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.ResponseBody;
import com.service.UserRedPacketService;
@Controller
@RequestMapping("/userRedPacket")
public class UserRedPacketController {
    @Autowired
    private UserRedPacketService UserRedPacketService = null;
    @RequestMapping(value = "/grapRedPacket")
    @ResponseBody
    public Map<String, Object> grapRedPacket(Long redPacketId, Long userId) {
        // 抢红包
        int result = UserRedPacketService.grapRedPacket(redPacketId, userId);
        Map<String, Object> retMap = new HashMap<String, Object>();
        boolean flag = result > 0;
        retMap.put("success", flag);
        retMap.put("message", flag ? "抢红包成功" : "抢红包失败");
        return retMap;
    }
}

这样就完成了控制器的开发，对于控制器而言，它将抢夺一个红包，并且将一个 Map 返回，由于使用了注解 @ResponseBody 标注方法，所以最后它会转变为一个 JSON 返回给前端请求，编写 JSP 对其进行测试，代码如下所示。

<%@ page language="java" contentType="text/html; charset=utf-8"
    pageEncoding="utf-8"%>
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<meta charset="utf-8">
<title>参数</title>
<!-- Query文件 -->
<script src="https://code.jquery.com/jquery-3.2.1.min.js"></script>
<script type="text/javascript">
    $(document).ready(function() {
        //模拟30000个异步请求，进行并发
        var max = 30000;
        for (var i = 1; i <= max; i++) {
            //jQuery的post请求，请注意这是异步请求
            $.post({
                //请求抢id为1的红包
                url : "./userRedPacket/grapRedPacket.do?redPacketId=1&userId=" + i,
                //成功后的方法
                success : function(result) {}
            });
        }
    });
</script>
</head>
<body>
</body>
</html>