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基于Springboot高并发商品限时秒杀系统

系统介绍

本系统是使用SpringBoot开发的高并发限时抢购秒杀系统，除了实现基本的登录、查看商品列表、秒杀、下单等功能，项目中还针对高并发情况实现了系统缓存、降级和限流。

开发工具:

IntelliJ IDEA + Navicat + Sublime Text3 + Git + Chrome

压测工具

JMeter

开发技术

前端技术 ：Bootstrap + jQuery + Thymeleaf

后端技术 ：SpringBoot + MyBatis + MySQL + JSR303

中间件技术 : Druid + Redis + RabbitMQ + Guava

秒杀优化方向

1. 将请求尽量拦截在系统上游：传统秒杀系统之所以挂，请求都压倒了后端数据层，数据读写锁冲突严重，几乎所有请求都超时，流量虽大，下单成功的有效流量甚小，我们可以通过限流、降级等措施来最大化减少对数据库的访问，从而保护系统。

2. 充分利用缓存：秒杀商品是一个典型的读多写少的应用场景，充分利用缓存将大大提高并发量

实现技术点

1. 两次MD5加密

将用户输入的密码和固定Salt通过MD5加密生成第一次加密后的密码，再讲该密码和随机生成的Salt通过MD5进行第二次加密，最后将第二次加密后的密码和第一次的固定Salt存数据库

好处：

1. 第一次作用：防止用户明文密码在网络进行传输
2. 第二次作用：防止数据库被盗，避免通过MD5反推出密码，双重保险

2. session共享

验证用户账号密码都正确情况下，通过UUID生成唯一id作为token，再将token作为key、用户信息作为value模拟session存储到redis，同时将token存储到cookie，保存登录状态

好处： 在分布式集群情况下，服务器间需要同步，定时同步各个服务器的session信息，会因为延迟到导致session不一致，使用redis把session数据集中存储起来，解决session不一致问题。

3. JSR303自定义参数验证

使用JSR303自定义校验器，实现对用户账号、密码的验证，使得验证逻辑从业务代码中脱离出来。

4. 全局异常统一处理

通过拦截所有异常，对各种异常进行相应的处理，当遇到异常就逐层上抛，一直抛到最终由一个统一的、专门负责异常处理的地方处理，这有利于对异常的维护。

5. 页面缓存 + 对象缓存

1. 页面缓存：通过在手动渲染得到的html页面缓存到redis
2. 对象缓存：包括对用户信息、商品信息、订单信息和token等数据进行缓存，利用缓存来减少对数据库的访问，大大加快查询速度。

6. 页面静态化

对商品详情和订单详情进行页面静态化处理，页面是存在html，动态数据是通过接口从服务端获取，实现前后端分离，静态页面无需连接数据库打开速度较动态页面会有明显提高

7. 本地标记 + redis预处理 + RabbitMQ异步下单 + 客户端轮询

描述：通过三级缓冲保护，1、本地标记 2、redis预处理 3、RabbitMQ异步下单，最后才会访问数据库，这样做是为了最大力度减少对数据库的访问。

实现：

1. 在秒杀阶段使用本地标记对用户秒杀过的商品做标记，若被标记过直接返回重复秒杀，未被标记才查询redis，通过本地标记来减少对redis的访问
2. 抢购开始前，将商品和库存数据同步到redis中，所有的抢购操作都在redis中进行处理，通过Redis预减少库存减少数据库访问
3. 为了保护系统不受高流量的冲击而导致系统崩溃的问题，使用RabbitMQ用异步队列处理下单，实际做了一层缓冲保护，做了一个窗口模型，窗口模型会实时的刷新用户秒杀的状态。
4. client端用js轮询一个接口，用来获取处理状态

8. 解决超卖

描述：比如某商品的库存为1，此时用户1和用户2并发购买该商品，用户1提交订单后该商品的库存被修改为0，而此时用户2并不知道的情况下提交订单，该商品的库存再次被修改为-1，这就是超卖现象

实现：

1. 对库存更新时，先对库存判断，只有当库存大于0才能更新库存
2. 对用户id和商品id建立一个唯一索引，通过这种约束避免同一用户发同时两个请求秒杀到两件相同商品
3. 实现乐观锁，给商品信息表增加一个version字段，为每一条数据加上版本。每次更新的时候version+1，并且更新时候带上版本号，当提交前版本号等于更新前版本号，说明此时没有被其他线程影响到，正常更新，如果冲突了则不会进行提交更新。

9. 使用数学公式验证码

描述：点击秒杀前，先让用户输入数学公式验证码，验证正确才能进行秒杀。

好处：

1. 防止恶意的机器人和爬虫
2. 分散用户的请求

实现：

1. 前端通过把商品id作为参数调用服务端创建验证码接口
2. 服务端根据前端传过来的商品id和用户id生成验证码，并将商品id+用户id作为key，生成的验证码作为value存入redis，同时将生成的验证码输入图片写入imageIO让前端展示
3. 将用户输入的验证码与根据商品id+用户id从redis查询到的验证码对比，相同就返回验证成功，进入秒杀；不同或从redis查询的验证码为空都返回验证失败，刷新验证码重试

10. 使用RateLimiter实现限流

描述：当我们去秒杀一些商品时，此时可能会因为访问量太大而导致系统崩溃，此时要使用限流来进行限制访问量，当达到限流阀值，后续请求会被降级；降级后的处理方案可以是：返回排队页面（高峰期访问太频繁，等一会重试）、错误页等。

实现：项目使用RateLimiter来实现限流，RateLimiter是guava提供的基于令牌桶算法的限流实现类，通过调整生成token的速率来限制用户频繁访问秒杀页面，从而达到防止超大流量冲垮系统。（令牌桶算法的原理是系统会以一个恒定的速度往桶里放入令牌，而如果请求需要被处理，则需要先从桶里获取一个令牌，当桶里没有令牌可取时，则拒绝服务）

压测效果

优化前 ：开启1000个线程循环10次同时访问，QPS = 423 优化后：QPS = 2501