asp.net c# 通過消息隊列處理高並發請求（以搶小米手機為例）

　　網站面對高並發的情況下，除了增加硬件， 優化程序提高以響應速度外，還可以通過並行改串行的思路來解決。這種思想常見的實踐方式就是數據庫鎖和消息隊列的方式。這種方式的缺點是需要排隊，響應速度慢，優點是節省成本。

演示一下現象

創建一個在售產品表

CREATE TABLE [dbo].[product](
    [id] [int] NOT NULL,--唯一主鍵
    [name] [nvarchar](50) NULL,--產品名稱
    [status] [int] NULL ,--0未售出  1 售出  默認為0
    [username] [nvarchar](50) NULL--下單用戶
 )

添加一條記錄

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

創建一個搶票程序

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("失敗，產品已經被賣光");
                    }
                    else
                    {
                        //模擬數據庫慢造成並發問題
                        Thread.Sleep(5000);
                        product.status = 1;
                        product.username= userName;
　　　　　　　　　　　　　　db.SaveChanges(); 
　　　　　　　　　　　　　　return Content("成功購買");
　　　　　　　　　　　　 } 
　　　　　　} 
　　　　}

如果我們在5秒內一次訪問以下兩個地址，那么返回的結果都是成功購買且數據表中的username是lisi。

/controller/PlaceOrder?username=zhangsan

/controller/PlaceOrder?username=lisi

這就是並發帶來的問題。

第一階段，利用線程鎖簡單粗暴

Web程序是多線程的，那我們把他在容易出現並發的地方加一把鎖就可以了，如下圖處理方式。

        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("失敗，產品已經被賣光");
                    }
                    else
                    {
                        //模擬數據庫慢造成並發問題
                        Thread.Sleep(5000);
                        product.status = 1;
                        product.username = userName;
                        db.SaveChanges();
                        return Content("成功購買");
                    }
                }
            }
        }

這樣每一個請求都是依次執行，不會出現並發問題了。

優點：解決了並發的問題。

缺點：效率太慢，用戶體驗性太差，不適合大數據量場景。

第二階段，拉消息隊列，通過生產者，消費者的模式

1，創建訂單提交入口（生產者）

public class HomeController : Controller
    {

        /// <summary>
        /// 接受訂單提交（生產者)
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        public ContentResult PlaceOrderQueen(string userName)
        {
            //直接將請求寫入到訂單隊列
            OrderConsumer.TicketOrders.Enqueue(userName);
            return Content("wait");
        }

        /// <summary>
        /// 查詢訂單結果
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        public ContentResult PlaceOrderQueenResult(string userName)
        {
            var rel = OrderConsumer.OrderResults.Where(p => p.userName == userName).FirstOrDefault();
            if (rel == null)
            {
                return Content("還在排隊中");
            }
            else
            {
                return Content(rel.Result.ToString());
            }
        }
}

 

2，創建訂單處理者(消費者)

/// <summary>
    /// 訂單的處理者（消費者）
    /// </summary>
    public class OrderConsumer
    {
        /// <summary>
        /// 訂票的消息隊列
        /// </summary>
        public static ConcurrentQueue<string> TicketOrders = new ConcurrentQueue<string>();
        /// <summary>
        /// 訂單結果消息隊列
        /// </summary>
        public static List<OrderResult> OrderResults = new List<OrderResult>();
        /// <summary>
        /// 訂單處理
        /// </summary>
        public static void StartTicketTask()
        {
            string userName = null;
            while (true)
            {
                //如果沒有訂單任務就休息1秒鍾
                if (!TicketOrders.TryDequeue(out userName))
                {
                    Thread.Sleep(1000);
                    continue;
                }
                //執行真實的業務邏輯（如插入數據庫）
                bool rel = new TicketHelper().PlaceOrderDataBase(userName);
                //將執行結果寫入結果集合
                OrderResults.Add(new OrderResult() { Result = rel, userName = userName });
            }
        }
    }

3，創建訂單業務的實際執行者

/// <summary>
    /// 訂單業務的實際處理者
    /// </summary>
    public class TicketHelper
    {
        /// <summary>
        /// 實際庫存標識
        /// </summary>
        private bool hasStock = true;
        /// <summary>
        /// 執行一個訂單到數據庫
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        public bool PlaceOrderDataBase(string userName)
        {
            //如果沒有了庫存，則直接返回false，防止頻繁讀庫
            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);//模擬數據庫的效率比較慢，執行插入時間比較久
                    product.status = 1;
                    product.username = userName;
                    db.SaveChanges();
                    return true;
                }
            }
        }
    }
    /// <summary>
    /// 訂單處理結果實體
    /// </summary>
    public class OrderResult
    {
        public string userName { get; set; }
        public bool Result { get; set; }
    }

4，在程序啟動前，啟動消費者線程

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事件里單獨開啟一個消費者線程
            Task.Run(OrderConsumer.StartTicketTask);
        }

這樣程序的運行模式是：用戶提交的需求里都會添加到消息隊列里去排隊處理，程序會依次處理該隊列里的內容（當然可以一次取出多條來進行處理，提高效率）。

優點：比上一步快了。

缺點：不夠快，而且下單后需要輪詢另外一個接口判斷是否成功。

第三階段 反轉生產者消費者的角色，把可售產品提前放到隊列里，然后讓提交的訂單來消費隊列里的內容

1,創建生產者並且在程序啟動前調用其初始化程序

public class ProductForSaleManager
    {
        /// <summary>
        /// 待售商品隊列
        /// </summary>
        public static ConcurrentQueue<int> ProductsForSale = new ConcurrentQueue<int>();
        /// <summary>
        /// 初始化待售商品隊列
        /// </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);

            //程序啟動前，先初始化待售產品消息隊列
            ProductForSaleManager.Init();
        }
    }

2，創建消費者

public class OrderController : Controller
    {
        /// <summary>
        /// 下訂單
        /// </summary>
        /// <param name="userName">訂單提交者</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($"下單成功，對應產品id為：{pid}");
            }
            else
            {
                await Task.CompletedTask;
                return Content($"商品已經被搶光");
            }
        }
    }

3，當然還需要一個業務的實際執行者

/// <summary>
    /// 訂單業務的實際處理者
    /// </summary>
    public class TicketHelper2
    {
        /// <summary>
        /// 執行復雜的訂單操作（如數據庫）
        /// </summary>
        /// <param name="userName">下單用戶</param>
        /// <param name="pid">產品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();
                }
            }
        }
    }

這樣我們同時訪問下面三個地址，如果數據庫里只有兩個商品的話，會有一個請求結果為：商品已經被搶光。

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

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

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

這種處理方式的優點為：執行效率快，相比第二種方式不需要第二個接口來返回查詢結果。

缺點：暫時沒想到，歡迎大家補充。

說明：該方式只是個人猜想，並非實際項目經驗，大家只能作為參考，慎重用於項目。歡迎大家批評指正。

 

 

 

 

 

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