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Spring Boot + Redis + Lua 打造高并发秒杀系统

—— 防超卖 / 库存预热 / 流量削峰 / 生产级设计完整版

在高并发业务场景中，秒杀系统几乎是所有后端工程师绕不开的一道“必修课”。 它同时考验：

• 高并发处理能力
• 分布式一致性设计
• Redis 使用深度
• 系统稳定性与可恢复性
• 工程经验与架构能力

一个合格的秒杀系统，至少要解决四个核心问题：

1. 不能超卖：库存必须绝对准确
2. 不能击穿系统：瞬时流量必须被削峰
3. 不能重复下单：要有强幂等性
4. 不能丢订单：Redis、MQ、DB 之间要最终一致

本文将基于一个完整的：

Spring Boot + Redis + Lua + 消息队列 的秒杀系统方案

从 0 到 1 设计一个生产级高并发秒杀系统，并且：

• 保留所有可运行代码
• Lua 脚本原子扣减库存
• 支持库存预热
• 多级限流削峰
• 异步下单
• 可补偿、可对账、可降级

一、系统整体架构设计

基础架构如下

这基本就是淘宝、京东、美团等互联网公司秒杀的真实架构缩影。

二、系统设计的五大核心原则

在开始写代码之前，必须先统一系统设计目标：

1. 原子性

库存扣减必须是不可分割的操作：

判断库存 → 扣减库存 → 记录用户 → 生成订单信息 必须要么全部成功，要么全部失败

这正是 Lua 脚本存在的意义。

2. 幂等性

同一个用户：

• 不能下两次订单
• MQ 重试不能造成多单
• 网络抖动不能造成重复写库

你现在已经在 Redis 层用：

SISMEMBER userSetKey userId

做了第一层幂等，这是非常专业的设计。

后面我们会补上：

• 数据库唯一索引
• MQ 消费端幂等

形成 双重保险。

3. 削峰填谷

秒杀流量是典型的：

1 秒内爆发 → 10 万 QPS

但数据库最多只能抗几百 QPS。

所以必须：

请求 → Redis 快速失败 成功请求 → MQ 排队 MQ → 平滑写 DB

Redis + MQ 是整个系统“抗洪水”的核心。

4. 最终一致性

Redis 扣库存成功 ≠ 订单一定成功。

可能发生：

• MQ 发送失败
• MQ 消费失败
• DB 插入失败

因此我们必须引入：

• 冻结库存模型
• 失败补偿机制
• 对账机制

后面会专门一节讲。

5. 降级与熔断

任何系统都会出问题：

秒杀系统不是“永远成功”，而是永远可控失败。

三、技术选型说明

四、Redis + Lua 原子库存模型设计（防超卖核心）

在秒杀系统中，库存扣减是整个系统最敏感、最关键的一环。 如果这里出问题，后面所有架构设计全部失去意义。

为什么必须用 Lua？

因为：

• Redis 单条命令是原子的
• 但多条命令组合不是原子的
• Lua 脚本在 Redis 内部执行，天生保证 原子性

即：

Lua = 分布式系统里的“原子事务”

4.1 Redis Key 设计

在你的方案中，Key 设计非常规范：

这是一个非常“工程化”的 Key 设计，既方便业务，又方便运维。

4.2 原始 Lua 脚本

你设计的 Lua 脚本已经是生产级写法，这里完整保留：

-- KEYS[1]: 商品库存key -- KEYS[2]: 秒杀成功用户集合key -- ARGV[1]: 用户ID -- ARGV[2]: 购买数量 -- ARGV[3]: 活动开始时间 -- ARGV[4]: 活动结束时间 -- 1. 参数校验 if #KEYS ~= 2 or #ARGV ~= 4 then return -1 -- 参数错误 end local stockKey = KEYS[1] local userSetKey = KEYS[2] local userId = ARGV[1] local quantity = tonumber(ARGV[2]) local startTime = tonumber(ARGV[3]) local endTime = tonumber(ARGV[4]) -- 2. 检查活动时间 local currentTime = redis.call('TIME')[1] if currentTime < startTime then return -2 -- 活动未开始 end if currentTime > endTime then return -3 -- 活动已结束 end -- 3. 检查用户是否重复购买 local exists = redis.call('SISMEMBER', userSetKey, userId) if exists == 1 then return -4 -- 重复购买 end -- 4. 获取库存并检查 local stock = redis.call('GET', stockKey) if not stock then return -5 -- 商品不存在 end stock = tonumber(stock) if stock <= 0 then return -6 -- 库存不足 end if stock < quantity then return -7 -- 库存不足 end -- 5. 扣减库存 redis.call('DECRBY', stockKey, quantity) -- 6. 添加用户到已购买集合 redis.call('SADD', userSetKey, userId) -- 7. 设置用户过期时间（活动结束后1小时） redis.call('EXPIREAT', userSetKey, endTime + 3600) -- 8. 记录订单信息到Hash local orderId = string.format("ORDER:%s:%s", userId, currentTime) local orderKey