

有人问我，说余额为何只能设置，不能扣减？（第115讲，万字收藏）

架构师之路

2025-11-30

导读：架构师之路：架构设计中的100个知识点（115）

《架构师之路：架构设计中的100个知识点》

115.幂等性

有朋友问我：

沈老师，我们有个业务，同一个用户在并发“查询，逻辑计算，扣款”的情况下，余额可能出现不一致，请问有什么优化方法么？

今天和大家聊一聊这个问题。

画外音：文章较长，建议提前收藏。

问题一：用户扣款的业务场景是怎样的？

用户购买商品的过程中，要对余额进行查询与修改，大致的业务流程如下：

第一步，从数据库查询用户现有余额：
SELECT money FROM t_yue WHERE uid=$uid;
不妨设查询出来的$old_money=100元。

第二步，业务层实施业务逻辑计算，比如：
1. 先查询购买商品的价格，例如是80元；
2. 再查询产品是否有活动，以及活动折扣，例如是9折；
3. 比对余额是否足够，足够时才往下走；

if($old_money> 80*0.9){
$new_money=$old_money-80*0.9=28
} else {
return "Not enough minerals";
}

第三步，将数据库中的余额进行修改。
UPDATE t_yue SET money=$new_money

WHERE uid=$uid;

在并发量低的情况下，这个流程没有任何问题，原有金额100元，购买了80元的九折商品（72元），剩余28元。

问题二：同一个用户，并发扣款可能出现什么问题？

在分布式环境中，如果并发量很大，这种“查询+修改”的业务有一定概率出现数据不一致。

极限情况下，可能出现这样的异常流程：

步骤一，业务1和业务2并发查询余额，是100元。

画外音：这些并发查询，是在不同的站点实例/服务实例上完成的，进程内互斥锁肯定解决不了。

步骤二，业务1和业务2并发进行逻辑计算，算出各自业务的余额，假设业务1算出的余额是28元，业务2算出的余额是38元。

步骤三，业务1对数据库中的余额先进行修改，设置成28元。

业务2对数据库中的余额后进行修改，设置成38元。

此时异常出现了，原有金额100元，业务1扣除了72元，业务2扣除了62元，最后剩余38元。
画外音：假设业务1先写回余额，业务2再写回余额。

问题三：有什么常见的解决方案？

对于此案例，同一个用户，并发扣款时，有小概率会出现异常，可以对每一个用户进行分布式锁互斥，例如：在redis/zk里抢到一个key才能继续操作，否则禁止操作。

这种悲观锁方案确实可行，但要引入额外的组件(redis/zk)，并且会降低吞吐量。

对于小概率的不一致，有没有乐观锁的方案呢？

对并发扣款进行进一步的分析发现：

1. 业务1写回时，旧余额100，这是一个初始状态；新余额28，这是一个结束状态。理论上只有在旧余额为100时，新余额才应该写回成功。

而业务1并发写回时，旧余额确实是100，理应写回成功。

2. 业务2写回时，旧余额100，这是一个初始状态；新余额28，这是一个结束状态。理论上只有在旧余额为100时，新余额才应该写回成功。

可实际上，这个时候数据库中的金额已经变为28了，所以业务2的并发写回，不应该成功。

如何低成本实施乐观锁？

在set写回的时候，加上初始状态的条件compare，只有初始状态不变时，才允许set写回成功，Compare And Set（CAS），是一种常见的降低读写锁冲突，保证数据一致性的方法。

此时业务要怎么改？

使用CAS解决高并发时数据一致性问题，只需要在进行set操作时，compare初始值，如果初始值变换，不允许set成功。

具体到这个case，只需要将：
UPDATE t_yue SET money=$new_money

WHERE uid=$uid;
升级为：

UPDATE t_yue SET money=$new_money

WHERE uid=$uid AND money=$old_money;
即可。

并发操作发生时：

业务1执行：
UPDATE t_yue SET money=28

WHERE uid=$uid AND money=100;

业务2执行：
UPDATE t_yue SET money=38

WHERE uid=$uid AND money=100;

这两个操作同时进行时，只可能有一个执行成功。

怎么判断哪个并发执行成功，哪个并发执行失败呢？

set操作，其实无所谓成功或者失败，业务能通过affect rows来判断：

1. 写回成功的，affect rows为1；

2. 写回失败的，affect rows为0；

高并发“查询并修改”的场景，可以用CAS（Compare and Set）的方式解决数据一致性问题。对应到业务，即在set的时候，加上初始条件的比对即可。

优化不难，只改了半行SQL，但确实能解决问题。

问题四：能不能使用直接扣减的方法

UPDATE t_yue SET money=money-$diff

WHERE uid=$uid;

来进行余额扣减？

明显不行，在并发情况下，会将money扣成负数。

问题五：为了保证余额不被扣成负数，再加一个where条件：

UPDATE t_yue SET money=money-$diff

WHERE uid=$uid AND money-$diff>0;

这样是否可行？

很遗憾，仍然不行。

这个方案不幂等。

那什么是幂等性？

聊幂等性之前，先看另一个测试用例的case。

假设有一个服务接口，注册新用户：

bool RegisterUser($uid, $name){

//查看uid是否已经存在

select uid from t_user where uid=$uid;

//不是新用户，返回失败

if(rows>0)return false;

else{

//把新用户插入用户表

insert into t_user values($uid, $name);

//返回成功

return true;

}

有一个测试工程师，对该接口写了一个测试用例：

bool TestCase_RegisterUser(){

//造一些假数据

long uid=123;

String name='shenjian';

//调用被测试的接口

bool result= RegisterUser(uid,name);

//预期注册成功，对结果进行断言判断

Assert(result,true);

//返回测试结果

return result;

}

这是不是一个好的测试用例？这个用例存在什么问题？

你会发现，相同条件下，这个测试用例执行两次，得到的结果不一样：

1. 第一次执行，第一次造数据，调用接口，注册成功；

2. 第二次执行，又造了一次相同的数据，调用接口，注册会失败；

这不是一个好的测试用例，多次执行结果不同。

什么是幂等性？

相同条件下，执行同一请求，得到的结果相同，才符合幂等性。

如何将上面的测试用例改为符合“幂等性”的测试用例呢？

只需要加一行代码：

bool TestCase_RegisterUser(){

//造一些假数据

long uid=123;

String name=’shenjian’;

//先删除这个伪造的用户

DeleteUser(uid);

//调用被测试的接口

bool result= RegisterUser(uid,name);

//预期注册成功，对结果进行断言判断

Assert(result,true);

//返回测试结果

return result;

}

这样，在相同条件下，不管这个用例执行多少次，得到的测试结果都是相同的。

读请求，一般是幂等的。

写请求，视情况而定：

1. insert x，一般来说不是幂等的，重复插入得到的结果不一定一样；

2. delete x，一般来说是幂等的，删除多次得到的结果仍相同；

3. set a=x是幂等的；

4. set a=a-x不是幂等的；

5…

因此，这么扣减余额：

UPDATE t_yue SET money=$new_money

WHERE uid=$uid AND money=$old_money;

是幂等操作。

要是这么扣减余额：

UPDATE t_yue SET money=money-$diff

WHERE uid=$uid AND money-$diff>0;

不是幂等操作。

聊到这里，或许有朋友要抬杠了，测试用例会重复执行，扣款怎么会重复执行呢？

重试。

重试，是异常处理里很常见的手段。

你在写业务的时候有没有写过这样的代码：

result = DoSomething();

if(false==result || TIMEOUT){

//错误，或者超时，重试一次

result= DoSomething();

}

return result;

当然，又会有朋友抬杠了，我从来不重试！！！

画外音：额，这是合格，还是不合格呢？

你可以决定业务代码怎么写，你不能决定底层框架代码怎么写：

1. 站点框架有没有自动重试？

2. 服务框架有没有自动重试？

3. 服务连接池，数据库连接池有没有自动重试？

画外音：

1. 服务化分层的架构中，建议只入口层重试，服务层不要重试，防止雪崩；

2. dubbo底层，调用超时是默认重试的，这个设计不好；

因此，在有重试的架构体系里，幂等性是需要考虑的一个问题。

因此，扣款和充值业务，一般使用：

select&set，配合CAS方案

而不使用：

set money-=X方案

扣款充值以及幂等性，你学废了吗？

知其然，知其所以然。

思路比结论更重要。

==全文完==

有架构合集吗？

合集1：《流量从10万到10亿，一定会遇到的80个架构问题（8000字长文）》

画外音：从理论到实践，15年架构师生涯的系统性总结。

合集2：《关于即时通讯架构的一切！》

画外音：职业生涯前5年，都在做IM架构。

如何提问？免费加入星球，一起技术交流。

社群直播：我是如何高效学习AI的？

欢迎预约！

【声明】内容源于网络

架构师之路

架构师之路，坚持撰写接地气的架构文章

内容 1330

粉丝 0

架构师之路架构师之路，坚持撰写接地气的架构文章

总阅读1.6k

粉丝0

内容1.3k