一、前言

本文已收录于PHP全栈系列专栏：PHP面试专区。
计划将全覆盖PHP开发领域所有的面试题，对标资深工程师/架构师序列，欢迎大家提前关注锁定。

随着互联网的快速发展，电商行业也在不断地蓬勃发展。其中，电商秒杀活动已经成为了电商行业重要的促销方式之一。在电商秒杀活动中，用户可以以非常低的价格抢购到商品，从而带来了极高的转化率和客户满意度。但是，由于秒杀活动的特殊性，系统对性能和安全等方面的要求都很高。

本文将介绍一个基于PHP、Redis、MySQL的电商秒杀系统的实现方案，并给出核心关键代码。
在这里插入图片描述

二、系统架构

整个秒杀系统分为四层，分别是Web层、应用层、数据层和存储层。其中：

Web层：负责接收用户的请求，处理请求参数和验证请求的合法性。
应用层：负责对用户请求进行逻辑处理，包括判断该用户是否有抢购资格、判断商品库存是否充足等。
数据层：负责操作数据库，通过读写分离提升数据库性能。
存储层：负责缓存商品信息和用户信息，通过Redis集群提升系统性能。

三、技术栈

本系统使用的技术栈如下：

Nginx：Web服务器，负责接收用户请求并分发到应用层。
PHP：服务端编程语言，用于实现应用层。本系统使用最新的PHP 8版本。
Redis：内存缓存数据库，用于缓存商品和用户信息。
MySQL：关系型数据库，用于存储商品和订单信息。
Docker：容器化部署工具，用于统一环境和简化部署。

四、系统设计

4.1 商品设计

在秒杀系统中，商品是核心资源之一。本系统中，商品数据表结构如下：

CREATE TABLE `goods` (
    `id` INT UNSIGNED AUTO_INCREMENT COMMENT '商品ID',
    `name` VARCHAR(128) NOT NULL COMMENT '商品名称',
    `price` DECIMAL(10,2) UNSIGNED NOT NULL DEFAULT '0.00' COMMENT '商品单价',
    `total` INT UNSIGNED NOT NULL COMMENT '商品库存',
    `sold` INT UNSIGNED NOT NULL DEFAULT '0' COMMENT '已售数量',
    `start_time` TIMESTAMP NOT NULL COMMENT '秒杀开始时间',
    PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COMMENT='商品表';

id：商品ID，自增主键。
name：商品名称。
price：商品单价，精确到两位小数。
total：商品总库存。
sold：已经售出的数量。
start_time：秒杀开始时间，建议为具体时间点，如2023-07-01 12:00:00。

4.2 用户设计

在秒杀系统中，用户需要进行身份验证和抢购资格判断。本系统中，用户数据表结构如下：

CREATE TABLE `user` (
    `id` INT UNSIGNED AUTO_INCREMENT COMMENT '用户ID',
    `name` VARCHAR(32) NOT NULL COMMENT '用户名',
    `mobile` VARCHAR(11) NOT NULL COMMENT '手机号',
    PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COMMENT='用户表';

id：用户ID，自增主键。
name：用户名。
mobile：用户手机号，用于身份验证和资格判断。

需要注意的是，为了提高系统性能，建议使用Redis缓存用户信息，避免频繁地查询数据库。

4.3 抢单设计

在秒杀系统中，抢单是最核心的功能之一。抢单的处理流程如下：

用户发起请求，包含用户ID和商品ID。
系统首先从Redis缓存中获取该用户的购买记录，如果该用户已经购买过该商品，则直接返回“重复购买”错误。
如果该用户没有购买记录，则从Redis中获取该商品的库存数量。如果库存已经为0，则直接返回“商品已经抢光”错误。
如果该商品还有库存，则从Redis的队列中取出一个商品锁，如果队列已经空了，则直接返回“当前人数过多，请稍后再试”错误。
如果取到了商品锁，则进行事务操作，将商品库存减1，并在MySQL中添加订单记录。如果事务提交成功，则返回“抢购成功”，否则返回“系统繁忙，请稍后再试”错误。

商品锁是本系统的核心设计之一。为了保证系统的性能和可靠性，本系统采用Redis的队列实现商品锁。可以通过如下代码很容易地实现队列的获取和释放：

// 获取锁
$lock = $redis->blPop('goods_lock:' . $goodsId, 10);
if (!isset($lock[1])) {
    throw new RuntimeException('当前人数过多，请稍后再试');
}
// 处理业务逻辑
// ...
// 释放锁
$redis->rPush('goods_lock:' . $goodsId, 1);

4.5 并发控制

在秒杀活动中，高并发是不可避免的问题。因此，在系统设计中需要考虑如何处理高并发请求。本系统采用如下措施来处理高并发：

使用Redis缓存，减轻数据库的压力。
前端限流，避免过多的请求直接打到系统中。例如，可以设置每个用户每秒只能发起一次请求。
后端限流，避免请求过多导致系统崩溃。例如，可以使用semaphore或redis进行请求频率控制。
使用Redis的队列实现商品锁，避免并发造成的销量超额问题。

4.5 获取用户购买记录代码

// 缓存用户的购买记录
$key = 'user_buy:' . $userId . '_' . $goodsId;
$count = $redis->get($key);
if (false !== $count) {
    if ($count >= 1) {
        throw new RuntimeException('重复购买');
    }
}

4.7 扣减商品库存代码

// 检查库存是否足够
$stockKey = 'goods_stock:' . $goodsId;
$total = $redis->get($stockKey);
if ($total <= 0) {
    throw new RuntimeException('商品已经抢光');
}
// 将库存数减1
$newStock = $redis->decr($stockKey);
if ($newStock < 0) {
    // 库存不足
    $redis->incr($stockKey);
    throw new RuntimeException('商品已经抢光');
}

4.8 获取商品锁代码

// 获取锁
$lock = $redis->blPop('goods_lock:' . $goodsId, 10);
if (!isset($lock[1])) {
    throw new RuntimeException('当前人数过多，请稍后再试');
}
// 处理业务逻辑
// ...
// 释放锁
$redis->rPush('goods_lock:' . $goodsId, 1);

4.9 添加订单记录代码

// 添加订单记录
$data = [
    'order_no' => $orderNo,
    'user_id' => $userId,
    'goods_id' => $goodsId,
    'goods_name' => $goods['name'],
    'goods_price' => $goods['price'],
    'ctime' => time(),
];
$res = $this->db->table('order')->insert($data);
if (empty($res)) {
    throw new RuntimeException('添加订单失败');
}