面试官让我5分钟内写一个抢红包程序，我和他说了半小时原理！

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号召在家宅着抵抗疫情，拜年也改用微信红包，春节发了不少也抢了不少微信红包，微信支付融入生活，抢红包已是很是日常的事情。

抢红包这一简单的动做，每一次都是对红包服务后台的一次请求，在春节期间海量的服务请求下，实际上是一个很典型的高并发编程模型。后台开发程序员都有一个共识：实现一个功能很容易，难的是大量请求下提升服务性能。

在程序员眼里，你们抢的不是红包，是红包后台服务的锁 ！这里的锁不是咱们平常生活中的锁，后台服务编程中锁的概念：

实现多个进程或线程互斥的访问共享资源的一种机制

今天和你们聊聊后台服务编程中的锁。

业务模型

为便于说明，咱们简化模型，约定抢红包服务是多线程服务，抢红包操做包含如下3个步骤：

1. 查询数据库内红包余额
2. 扣除抢到的红包金额
3. 更新红包余额到数据库

假设你发了100块钱红包，1000我的1秒内同时来抢（高并发），若是不加锁是这样的状况：

• 第一我的查余额获得100元，他在此基础上扣除抢到的假设2元，准备步骤3更新到数据库。
• 在第一我的更新进去以前，此时剩下的人查到的余额也是100，他们各自扣除抢到的金额，准备按步骤3更新。
• 致使最后的红包余额只记录了最后一次更新的数据。
• 很明显，这就可能出现1000我的都抢到红包，可是红包余额还没分完的状况，这就乱了。

怎么解决这个问题呢? 就用到咱们上面说的加锁来解决。

有哪些锁

实现锁的方式有不少，这里列举几种常见的分类

悲观锁

顾名思义就是悲观的作最坏打算的锁机制，占有锁期间独占资源。

悲观锁把抢红包这三个步骤打包成一个总体作成互斥操做，“在我抢了没更新数据以前你别来查余额，查到也不许确”。也能够类比数据库的事务来理解。

事务必须具有如下四个属性，简称ACID 属性： 原子性（Atomicity）：事务是一个完整的操做。事务的各步操做是不可分的（原子的）；要么都执 行，要么都不执行 一致性（Consistency）：当事务完成时，数据必须处于一致状态 隔离性（Isolation）：对数据进行修改的全部并发事务是彼此隔离的，这代表事务必须是独立的，它不该以任何方式依赖于或影响其余事务 永久性（Durability）：事务完成后，它对数据库的修改被永久保持，事务日志可以保持事务的永久性

它悲观的认为你每次去抢红包必然有其余人也同时在抢，因此你这条线程在抢的时候要独占资源，其余线程须要阻塞挂起等待你抢完才能进来抢，挂起的线程就干不了其余事了。

鲁迅先生说过，浪费CPU资源就是浪费生命！

而一旦你抢完红包释放了锁，其余在等待中的线程又要抢占资源、抢到了还要恢复线程上下文。

CPU不断的切换线程上下文很是浪费服务器资源，严重的会致使不能及时处理后续抢红包请求，须要想办法提升效率，因而有了乐观锁

乐观锁

乐观锁是对悲观锁的改进，乐观的认为加锁的时候没有竞争，乐观锁不阻塞线程。

一种实现乐观锁的方法是数据库内红包余额增长版本号，初始版本号是0，每次抢完红包版本号加1后再去更新余额，**只有更新的版本号大于数据库内的版本号才认为是合法的，予以更新；不然不予更新，线程不阻塞能够稍后重试，**避免频繁切换线程上下文。

乐观锁在抢红包的步骤一、2不作加锁判断，在步骤3的时候才作加锁判断版本号。

• 第一我的抢到版本号是0的红包，第二我的也抢到版本号是0的红包
• 第一我的更新红包余额并设置版本号为1
• 第二我的更新红包余额设置版本号为1的时候发现余额版本号已经为1，更新失败
• 第二我的更新失败后，线程不阻塞，继续处理其余抢红包抢请求，按必定策略重试（超时重试、有限次数重试）第二我的的更新操做
• 其余请求以此类推

能够看到，乐观锁在加锁失败的时候不挂起线程等待，避免了线程上下文频繁的切换，提升红包服务处理性能。

分布式锁

上面两种锁的形式都是基于对数据库的更新来作的，在大请求高并发的时候，频繁的存取数据库，尤为是乐观锁重试会对数据库产生很大的冲击，在实际生产环境要尽可能减小对数据库的访问。

Redis 是一个开源（BSD许可）的，内存中的数据结构存储系统，它能够用做数据库、缓存和消息中间件。也能够用redis实现分布式锁，与数据库交互两次：第一次获取红包余额，第二次抢完更新红包状态。抢红包和中间过程更新操做都在内存中进行，这可比数据库操做快了几个数量级，显著改善服务并发性能。

redis分布式锁：

利用Redis的SET操做在内存中保存key-value键值对，加锁就是获取这个键值对的值，解锁就是删除这个键值对。

分布式锁也不阻塞线程，关于这种分布式锁的实现不在这里展开说明，能够参考我另外一篇公众号文章: redis分布式锁的3种实现方式分析**，**详细分析了几种分布式锁特色和利弊。

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