PHP并发场景的几种解决方案

在秒杀，抢购等并发场景下，可能会出现超卖的现象，在PHP语言中并没有原生提供并发的解决方案，因此就需要借助其他方式来实现并发控制。

列出常见的解决方案有：

1. 使用队列，额外起一个进程处理队列，并发请求都放到队列中，由额外进程串行处理，并发问题就不存在了，但是要额外进程支持以及处理延迟严重，本文不先不讨论这种方法。
2. 利用数据库事务特征，做原子更新，此方法需要依赖数据库的事务特性。
3. 借助文件排他锁，在处理下单请求的时候，用flock锁定一个文件，成功拿到锁的才能处理订单。

一、利用 Redis 事务特征

redis 事务是原子操作，可以保证订单处理的过程中数据没有被其它并发的进程修改。

示例代码：

<?php
$http = new swoole_http_server("0.0.0.0", 9509);   // 监听 9509

$http->set(array(
    'reactor_num' => 2,  //reactor thread num
    'worker_num' => 4    //worker process num
));

$http->on('request', function (swoole_http_request $request, swoole_http_response $response) {
    $uniqid = uniqid('uid-', TRUE);    // 模拟唯一用户ID
    $redis = new Redis();
    $redis->connect('127.0.0.1', 6379);    // 连接 redis

    $redis->watch('rest_count');  // 监测 rest_count 是否被其它的进程更改

    $rest_count = intval($redis->get("rest_count"));  // 模拟唯一订单ID
    if ($rest_count > 0){
        $value = "{$rest_count}-{$uniqid}";  // 表示当前订单，被当前用户抢到了

        // do something ... 主要是模拟用户抢到单后可能要进行的一些密集运算
        $rand  = rand(100, 1000000);
        $sum = 0;
        for ($i = 0; $i < $rand; $i++) {$sum += $i;}

      // redis 事务
        $redis->multi();
        $redis->lPush('uniqids', $value);
        $redis->decr('rest_count');
        $replies = $redis->exec();  // 执行以上 redis 事务

      // 如果 rest_count 的值被其它的并发进程更改了，以上事务将回滚
        if (!$replies) {
            echo "订单 {$value} 回滚" . PHP_EOL;
        }
    }
    $redis->unwatch();
});

$http->start();

使用 ab 测试

$ ab -t 20 -c 10 http://192.168.1.104:9509/

二、利用文件排他锁(阻塞模式)

阻塞模式下，如果进程在获取文件排他锁时，其它进程正在占用锁的话，此进程会挂起等待其它进程释放锁后，并自己获取到锁后，再往下执行。

示例代码：

<?php
$http = new swoole_http_server("0.0.0.0", 9510);

$http->set(array(
    'reactor_num' => 2,  //reactor thread num
    'worker_num' => 4    //worker process num
));

$http->on('request', function (swoole_http_request $request, swoole_http_response $response) {

    $uniqid = uniqid('uid-', TRUE);
    $redis = new Redis();
    $redis->connect('127.0.0.1', 6379);

    $fp = fopen("lock.txt", "w+");

    // 阻塞(等待)模式， 要取得独占锁定（写入的程序）
    if (flock($fp,LOCK_EX)) {  //锁定当前指针

      // 成功取得锁后，放心处理订单
        $rest_count = intval($redis->get("rest_count"));
        $value = "{$rest_count}-{$uniqid}";
        if ($rest_count > 0) {
            // do something ...
            $rand = rand(100, 1000000);
            $sum = 0;
            for ($i = 0; $i < $rand; $i++) {$sum += $i;}

            $redis->lPush('uniqids', $value);
            $redis->decr('rest_count');
        }

      // 订单处理完成后，再释放锁
        flock($fp, LOCK_UN);
    }
    fclose($fp);

});

$http->start();

使用 ab 测试

$ ab -t 20 -c 10 http://192.168.1.104:9510/

三、利用文件排他锁(非阻塞模式)

非阻塞模式下，如果进程在获取文件排他锁时，其它进程正在占用锁的话，此进程会马上判断获取锁失败，并且继续往下执行。\

示例代码：

<?php
$http = new swoole_http_server("0.0.0.0", 9511);

$http->set(array(
    'reactor_num' => 2,  //reactor thread num
    'worker_num' => 4    //worker process num
));

$http->on('request', function (swoole_http_request $request, swoole_http_response $response) {

    $uniqid = uniqid('uid-', TRUE);
    $redis = new Redis();
    $redis->connect('127.0.0.1', 6379);

    $fp = fopen("lock.txt", "w+");

    // 非阻塞模式， 如果不希望 flock() 在锁定时堵塞，则给 lock 加上 LOCK_NB
    if(flock($fp,LOCK_EX | LOCK_NB))   //锁定当前指针
    {
      // 成功取得锁后，放心处理订单
        $rest_count = intval($redis->get("rest_count"));
        $value = "{$rest_count}-{$uniqid}";
        if($rest_count > 0){
            // do something ...
            $rand  = rand(100, 1000000);
            $sum=0;
            for ($i=0;$i<$rand;$i++){ $sum+=$i; }

            $redis->lPush('uniqids', $value);
            $redis->decr('rest_count');
        }

      // 订单处理完成后，再释放锁
        flock($fp,LOCK_UN);
    } else {
      // 如果获取锁失败，马上进入这里执行
        echo "{$uniqid} - 系统繁忙，请稍后再试".PHP_EOL;
    }
    fclose($fp);

});

$http->start();

使用 ab 测试

$ ab -t 20 -c 10 http://192.168.1.104:9511/

最后给出三种处理方式的测试结果比较

redis 事务方式：

......
Concurrency Level:      10
Time taken for tests:   20.005 seconds
Complete requests:      17537
Failed requests:        0
Total transferred:      2578380 bytes
HTML transferred:       0 bytes
Requests per second:    876.62 [#/sec] (mean)
Time per request:       11.407 [ms] (mean)
Time per request:       1.141 [ms] (mean, across all concurrent requests)
Transfer rate:          125.86 [Kbytes/sec] received
......

文件排他锁（阻塞模式）：

......
Concurrency Level:      10
Time taken for tests:   20.003 seconds
Complete requests:      8205
Failed requests:        0
Total transferred:      1206282 bytes
HTML transferred:       0 bytes
Requests per second:    410.19 [#/sec] (mean)
Time per request:       24.379 [ms] (mean)
Time per request:       2.438 [ms] (mean, across all concurrent requests)
Transfer rate:          58.89 [Kbytes/sec] received
......

文件排他锁（非阻塞模式）：

......
Concurrency Level:      10
Time taken for tests:   20.002 seconds
Complete requests:      8616
Failed requests:        0
Total transferred:      1266846 bytes
HTML transferred:       0 bytes
Requests per second:    430.77 [#/sec] (mean)
Time per request:       23.214 [ms] (mean)
Time per request:       2.321 [ms] (mean, across all concurrent requests)
Transfer rate:          61.85 [Kbytes/sec] received
......

经测试结果对比，redis 事务方式优于文件排他锁方式，而文件排他锁方式中，非阻塞模式优于阻塞模式。

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