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高并发扣款，如何保证结果一致性

发布时间 2024-01-10 16:07:56作者: 架构成长指南

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在金融系统中，我们会跟钱打交道，而保证在高并发下场景下，对账户余额操作的一致性，是非常重要的，如果代码写的时候没考虑并发一致性，就会导致资损，本人在金融行业干了 8 年多，对这块稍微有点经验，所以这篇聊一下，如何在并发场景下，保证账户余额的一致性

1. 扣款流程是什么样的？

public  void payout(long uid,var payAmount){
   # 查询账户总额
   var  amount= "SELECT amount FROM account WHERE uid=$uid";
   # 计算账户余额
   var balanceAmount = amount-payAmount;
   if(balanceAmount<0) throw 异常
   #更新余额  
   update account set amount=balanceAmount where uid=$uid；   
}

以上流程如果并发量非常低的情况下是没问题的，但是如果在高并发下是很容易出现问题。

2. 在高并发下会出现什么问题？

  1. 订单a和订单 b同一时间都查询到了，账户余额为1000

  1. 订单a扣款200，订单b扣款 100，都满足1000-减去扣款金额大于0

  2. 执行扣款，订单 a修改账户余额为800，订单 b 修改为账户余额为900

此时就出现问题了，如果订单 a 先执行更新，订单 b后执行，那么账户余额最终为900，反之为 800，都不正确，正确余额应该是700，那怎么处理呢？

3. 并发扣款怎么处理？

a. 使用悲观锁

在执行扣款时使用redis、zk或者数据库的for update对账户数据进行行级锁，使执行并发操作串型化操作，这里推荐使用for update操作，因为引用redis、zk还要考虑他们的异常情况，数据库最简单，也是目前的常规做法，本人曾经参与几大银行项目也是这种方式。

  1. 查询余额，在查询语句上加上 for update，但是一定要注意where 条件是唯一索引，否则会导致多行数据被锁，同时必须要开始事务，否则for update没效果，使用分布式数据库中间件还要注意，for update可能会路由到读节点上。


    伪代码：

    public  void payout(long uid,var payAmount){
   try{
    begin 事务
      # 查询账户总额
      var amount= "SELECT amount FROM account WHERE uid=$uid for update";
      # 计算账户余额
      var balanceAmount = amount - payAmount;
      if(balanceAmount<0) throw 异常
      #更新余额  
      update account set amount=balanceAmount where uid=$uid；   
    }catch(Exception e){
     rollback 事务;
      抛出异常； 
   }  
  commit 事务     
}

b. 使用乐观锁（CAS）

乐观锁的方式也就是是CAS的方式，适合并发量不高情况，如果并发量高大概率都失败在重试，开销也不比悲观锁小，

注意这也是面试题：CAS 适合在使用场景下使用？

1. 增加版本号方式
  1. 在账户表增加乐观锁版本号
account(uid,amout,version)

  1. 查询余额时，同时查询版本号。

    SELECT amount,version FROM account WHERE uid=$uid

  2. 每次更新余额时，必须版本号相等，并且版本号每次要修改。

    update account set amount=余额，version=newVersion where uid=$uid and version=$oldVersion
2. 使用原有金额值比对更新

在执行账户余额更新时，where 条件中增加第一次查出来的账户余额，即初始余额，如果在执行更新时，初始余额没变则更新成功，否则肯定是更新了，同时数据库也会返回受影响的行数，来判断是否更新成功，如果没成功就再次重试。

update account set amount=余额  where uid=$uid and amount=$oldAmount

以下是伪代码，遇到失败回滚事务并抛出异常，上层调用方法要考虑捕获异常在进行重试

public void payout(long uid,var payAmount){
     try{
      
      begin 事务
        # 查询账户总额
        var amount= "SELECT amount FROM account WHERE uid=$uid for update";
        # 计算账户余额
        var balanceAmount = amount- payAmount;
        if(balanceAmount<0) throw 异常
        #更新余额  
        int count=update account set amount=$balanceAmount where uid=$uid and amount=$amount；   
        ###注意如果更新成功返回count为1
         if(count<1){
           抛出异常重试；
         }
      }catch(Exception e){
        rollback 事务;
           抛出异常； 
    }
   commit 事务     
  
}

具体到以上示例

订单a 执行

update account set amount=800 where uid=$uid and amount=1000;

订单b 执行

update account set amount=900 where uid=$uid and amount=1000;

以上两笔执行只有一笔能成功，因为amount 变了。

4. 使用乐观锁会不会存在aba 的问题

什么是 aba？

线程 1：获取出数据的初始值是a，如果数据仍是a的时候，修改才能成功

线程 2：将数据修改成b

线程 3：将数据修改成 a

线程 1：执行cas，发现数据还是 a,进行数据修改

上述场景，线程1在修改数据时，虽然还是a，但已经不是初始条件的a了，中间发生了a变b，b又变a，此 a 非彼 a，但是成功修改了，在有些场景下会有问题，这就是 aba

但是以上场景，对账户扣款不会出现问题，因为余额 1000 就是 1000，是相同的，举个例子，

订单a：获取出账户余额为 1000，期望余额是 1000的时候，才能修改成功。

订单b：取了 100，将余额修改成了900。

订单c：存进去了100，将余额修改成了 1000。

订单 a：检查账户余额为1000，进行扣款200，账户余额变成了800。

以上场景账户资金损失吗没有吧，不过为了避免产生误解，推荐还是使用版本号的方式！

5. 总结

以上我们讲了在高并发场景在如何保证结果一致性方式，在并发量高情况下推荐使用悲观锁的方式，如果并发量不高可以考虑使用乐观锁，推荐使用版本号方式，同时要注意幂等性与aba的问题。

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