asp.net c# 通过消息队列处理高并发请求（以抢小米手机为例）

2021-12-05 12:03:15

　　网站面对高并发的情况下，除了增加硬件， 优化程序提高以响应速度外，还可以通过并行改串行的思路来解决。这种思想常见的实践方式就是数据库锁和消息队列的方式。这种方式的缺点是需要排队，响应速度慢，优点是节省成本。

演示一下现象

创建一个在售产品表

CREATE TABLE [dbo].[product](
    [id] [int] NOT NULL,--唯一主键
    [name] [nvarchar](50) NULL,--产品名称
    [status] [int] NULL ,--0未售出  1 售出  默认为0
    [username] [nvarchar](50) NULL--下单用户
 )

添加一条记录

insert into product(id,name,status,username) values(1,‘小米手机‘,0,null)

创建一个抢票程序

public ContentResult PlaceOrder(string userName)
        {
            using (RuanMou2020Entities db = new RuanMou2020Entities())
            {
                    var product = db.product.Where<product>(p => p.status== 0).FirstOrDefault();
                    if (product.status == 1)
                    {
                        return Content("失败，产品已经被卖光");
                    }
                    else
                    {
                        //模拟数据库慢造成并发问题
                        Thread.Sleep(5000);
                        product.status = 1;
                        product.username= userName;
　　　　　　　　　　　　　　db.SaveChanges(); 
　　　　　　　　　　　　　　return Content("成功购买");
　　　　　　　　　　　　 } 
　　　　　　} 
　　　　}

如果我们在5秒内一次访问以下两个地址，那么返回的结果都是成功购买且数据表中的username是lisi。

/controller/PlaceOrder?username=zhangsan

/controller/PlaceOrder?username=lisi

这就是并发带来的问题。

第一阶段，利用线程锁简单粗暴

Web程序是多线程的，那我们把他在容易出现并发的地方加一把锁就可以了，如下图处理方式。

        private static object _lock = new object();

        public ContentResult PlaceOrder(string userName)
        {
            using (RuanMou2020Entities db = new RuanMou2020Entities())
            {
                lock (_lock)
                {
                    var product = db.product.Where<product>(p => p.status == 0).FirstOrDefault();
                    if (product.status == 1)
                    {
                        return Content("失败，产品已经被卖光");
                    }
                    else
                    {
                        //模拟数据库慢造成并发问题
                        Thread.Sleep(5000);
                        product.status = 1;
                        product.username = userName;
                        db.SaveChanges();
                        return Content("成功购买");
                    }
                }
            }
        }

这样每一个请求都是依次执行，不会出现并发问题了。

优点：解决了并发的问题。

缺点：效率太慢，用户体验性太差，不适合大数据量场景。

第二阶段，拉消息队列，通过生产者，消费者的模式

1，创建订单提交入口（生产者）

public class HomeController : Controller
    {

        /// <summary>
        /// 接受订单提交（生产者)
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        public ContentResult PlaceOrderQueen(string userName)
        {
            //直接将请求写入到订单队列
            OrderConsumer.TicketOrders.Enqueue(userName);
            return Content("wait");
        }

        /// <summary>
        /// 查询订单结果
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        public ContentResult PlaceOrderQueenResult(string userName)
        {
            var rel = OrderConsumer.OrderResults.Where(p => p.userName == userName).FirstOrDefault();
            if (rel == null)
            {
                return Content("还在排队中");
            }
            else
            {
                return Content(rel.Result.ToString());
            }
        }
}

 

2，创建订单处理者(消费者)

/// <summary>
    /// 订单的处理者（消费者）
    /// </summary>
    public class OrderConsumer
    {
        /// <summary>
        /// 订票的消息队列
        /// </summary>
        public static ConcurrentQueue<string> TicketOrders = new ConcurrentQueue<string>();
        /// <summary>
        /// 订单结果消息队列
        /// </summary>
        public static List<OrderResult> OrderResults = new List<OrderResult>();
        /// <summary>
        /// 订单处理
        /// </summary>
        public static void StartTicketTask()
        {
            string userName = null;
            while (true)
            {
                //如果没有订单任务就休息1秒钟
                if (!TicketOrders.TryDequeue(out userName))
                {
                    Thread.Sleep(1000);
                    continue;
                }
                //执行真实的业务逻辑（如插入数据库）
                bool rel = new TicketHelper().PlaceOrderDataBase(userName);
                //将执行结果写入结果集合
                OrderResults.Add(new OrderResult() { Result = rel, userName = userName });
            }
        }
    }

3，创建订单业务的实际执行者

/// <summary>
    /// 订单业务的实际处理者
    /// </summary>
    public class TicketHelper
    {
        /// <summary>
        /// 实际库存标识
        /// </summary>
        private bool hasStock = true;
        /// <summary>
        /// 执行一个订单到数据库
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        public bool PlaceOrderDataBase(string userName)
        {
            //如果没有了库存，则直接返回false，防止频繁读库
            if (!hasStock)
            {
                return hasStock;
            }
            using (RuanMou2020Entities db = new RuanMou2020Entities())
            {
                var product = db.product.Where(p => p.status == 0).FirstOrDefault();
                if (product == null)
                {
                    hasStock = false;
                    return false;
                }
                else
                {
                    Thread.Sleep(10000);//模拟数据库的效率比较慢，执行插入时间比较久
                    product.status = 1;
                    product.username = userName;
                    db.SaveChanges();
                    return true;
                }
            }
        }
    }
    /// <summary>
    /// 订单处理结果实体
    /// </summary>
    public class OrderResult
    {
        public string userName { get; set; }
        public bool Result { get; set; }
    }

4，在程序启动前，启动消费者线程

protected void Application_Start()
        {
            AreaRegistration.RegisterAllAreas();
            GlobalConfiguration.Configure(WebApiConfig.Register);
            FilterConfig.RegisterGlobalFilters(GlobalFilters.Filters);
            RouteConfig.RegisterRoutes(RouteTable.Routes);
            BundleConfig.RegisterBundles(BundleTable.Bundles);

            //在Global的Application_Start事件里单独开启一个消费者线程
            Task.Run(OrderConsumer.StartTicketTask);
        }

这样程序的运行模式是：用户提交的需求里都会添加到消息队列里去排队处理，程序会依次处理该队列里的内容（当然可以一次取出多条来进行处理，提高效率）。

优点：比上一步快了。

缺点：不够快，而且下单后需要轮询另外一个接口判断是否成功。

第三阶段 反转生产者消费者的角色，把可售产品提前放到队列里，然后让提交的订单来消费队列里的内容

1,创建生产者并且在程序启动前调用其初始化程序

public class ProductForSaleManager
    {
        /// <summary>
        /// 待售商品队列
        /// </summary>
        public static ConcurrentQueue<int> ProductsForSale = new ConcurrentQueue<int>();
        /// <summary>
        /// 初始化待售商品队列
        /// </summary>
        public static void Init()
        {
            using (RuanMou2020Entities db = new RuanMou2020Entities())
            {
                db.product.Where(p => p.status == 0).Select(p => p.id).ToList().ForEach(p =>
                {
                    ProductsForSale.Enqueue(p);
                });
            }
        }
    }

 public class MvcApplication : System.Web.HttpApplication
    {
        protected void Application_Start()
        {
            AreaRegistration.RegisterAllAreas();
            GlobalConfiguration.Configure(WebApiConfig.Register);
            FilterConfig.RegisterGlobalFilters(GlobalFilters.Filters);
            RouteConfig.RegisterRoutes(RouteTable.Routes);
            BundleConfig.RegisterBundles(BundleTable.Bundles);

            //程序启动前，先初始化待售产品消息队列
            ProductForSaleManager.Init();
        }
    }

2，创建消费者

public class OrderController : Controller
    {
        /// <summary>
        /// 下订单
        /// </summary>
        /// <param name="userName">订单提交者</param>
        /// <returns></returns>
        public async Task<ContentResult> PlaceOrder(string userName)
        {
            if (ProductForSaleManager.ProductsForSale.TryDequeue(out int pid))
            {
                await new TicketHelper2().PlaceOrderDataBase(userName, pid);
                return Content($"下单成功，对应产品id为：{pid}");
            }
            else
            {
                await Task.CompletedTask;
                return Content($"商品已经被抢光");
            }
        }
    }

3，当然还需要一个业务的实际执行者

/// <summary>
    /// 订单业务的实际处理者
    /// </summary>
    public class TicketHelper2
    {
        /// <summary>
        /// 执行复杂的订单操作（如数据库）
        /// </summary>
        /// <param name="userName">下单用户</param>
        /// <param name="pid">产品id</param>
        /// <returns></returns>
        public async Task PlaceOrderDataBase(string userName, int pid)
        {
            using (RuanMou2020Entities db = new RuanMou2020Entities())
            {
                var product = db.product.Where(p => p.id == pid).FirstOrDefault();
                if (product != null)
                {
                    product.status = 1;
                    product.username = userName;
                    await db.SaveChangesAsync();
                }
            }
        }
    }

这样我们同时访问下面三个地址，如果数据库里只有两个商品的话，会有一个请求结果为：商品已经被抢光。

http://localhost:88/Order/PlaceOrder?userName=zhangsan

http://localhost:88/Order/PlaceOrder?userName=lisi

http://localhost:88/Order/PlaceOrder?userName=wangwu

这种处理方式的优点为：执行效率快，相比第二种方式不需要第二个接口来返回查询结果。

缺点：暂时没想到，欢迎大家补充。

说明：该方式只是个人猜想，并非实际项目经验，大家只能作为参考，慎重用于项目。欢迎大家批评指正。

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