Java-秒杀系统的设计

àì夳堔傛蜴生んèń 2022-05-18 02:23 238阅读 0赞

# Java-秒杀系统的设计 #

*  Java-秒杀系统的设计
 *  1 缘起
 *  2 思路 & 实现
    
     *  2.1 数据库
     *  2.2 前端
        
         *  2.2.1 前后端分离
         *  2.2.2 尽量的缓存前端 页面，压缩js
     *  2.3 服务端接口
        
         *  2.3.1 对象缓存
         *  2.3.2 redis 预读库存 （重要）
         *  2.3.3 使用 rabbitMq 进行异步下单
     *  2.4 其他优化手段
        
         *  2.4.1 秒杀验证码
         *  2.4.2 隐藏秒杀地址
         *  2.4.3 通过自定义注解限流
 *  3 结束

# 1 缘起 #

> 经常看到 某宝， 某东， 还有各种平台的秒杀 活动， 觉得很想学习一下秒杀技术，也顺便学习在 在高并发下系统的设计，于是学习了慕课网的秒杀教程。 这里写博客记录一下。

# 2 思路 & 实现 #

## 2.1 数据库 ##

> 因为秒杀商品的经常变动所以设计了

*  ***秒杀商品表***

CREATE TABLE `miaosha_goods` ( `id` bigint(20) NOT NULL, `goods_id` bigint(20) NOT NULL, `miaosha_price` decimal(10,2) NOT NULL, `stock_count` int(11) NOT NULL, `start_date` datetime NOT NULL ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP, `end_date` datetime NOT NULL ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP, PRIMARY KEY (`id`) ) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;

--------------------

*  ***秒杀订单表***

CREATE TABLE `miaosha_order` ( `id` bigint(20) NOT NULL, `user_id` bigint(20) NOT NULL, `order_id` bigint(20) NOT NULL, `goods_id` bigint(20) NOT NULL, PRIMARY KEY (`id`) ) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;

--------------------

## 2.2 前端 ##

### 2.2.1 前后端分离 ###

> 这里不推荐后端模板引擎的原因是因为 模板需要后端渲染 ， 生成页面，即使有缓存服务端的压力也过大。

### 2.2.2 尽量的缓存前端 页面，压缩js ###

> 主要手段：1 cdn , 2 nginx 的缓存，3 使用 压缩后的js ，4 开启 g-zip

--------------------

## 2.3 服务端接口 ##

### 2.3.1 对象缓存 ###

> 通过 redis 缓存秒杀商品列表页， 和详情页的数据 ，查询出数据后交给前端模板引擎渲染

### 2.3.2 redis 预读库存 （重要） ###

*  1 启动启动的时候 将需要秒杀商品的库存读入 redis 缓存，并且放入 秒杀是否结束的标志

1 实现 InitializingBean 接口 重写 afterPropertiesSet 方法（在默认构造方法执行完之后执行）
    
    
        /** * 系统初始化 * */
        @Override
        public void afterPropertiesSet() throws Exception {
            List<GoodsVo> goodsList = goodsService.listGoodsVo();
            if(goodsList == null) {
                return;
            }
            for(GoodsVo goods : goodsList) {
                redisService.set(GoodsKey.getMiaoshaGoodsStock, ""+goods.getId(), goods.getStockCount());
                // 如果是分布式系统 可以交给 redis 去做
                localOverMap.put(goods.getId(), false);
            }
        }

*  2 用户下单的时候 decr 减少 redis 中的库存（原子性操作） ， 如果库存不足，则返回秒杀失败

### 2.3.3 使用 rabbitMq 进行异步下单 ###

1 构建秒杀消息并且通过 mq 发送， 然后同步返回 排队中

@Autowired
    MQSender sender;
    
    ... 省略业务代码
    
    MiaoshaMessage mm = new MiaoshaMessage();
    mm.setUser(user);
    mm.setGoodsId(goodsId);
    sender.sendMiaoshaMessage(mm);
    return Result.success(0);//排队中

1.1 发送者的简单实现

@Service
    public class MQSender { 
    
        @Autowired
        AmqpTemplate amqpTemplate ;
    
        public void sendMiaoshaMessage(MiaoshaMessage mm) {
            String msg = RedisService.beanToString(mm);
            log.info("send message:"+msg);
            amqpTemplate.convertAndSend(MQConfig.MIAOSHA_QUEUE, msg);
        }
    }

2 使用 定义 reciver 处理消息（监听指定队列， 接收消息）

@RabbitListener(queues=MQConfig.MIAOSHA_QUEUE)
    public void receive(String message) {
        log.info("receive message:"+message);
        MiaoshaMessage mm  = RedisService.stringToBean(message, MiaoshaMessage.class);
        MiaoshaUser user = mm.getUser();
        long goodsId = mm.getGoodsId();
    
        GoodsVo goods = goodsService.getGoodsVoByGoodsId(goodsId);
        int stock = goods.getStockCount();
        if(stock <= 0) {
            return;
        }
        //判断是否已经秒杀到了
        MiaoshaOrder order = orderService.getMiaoshaOrderByUserIdGoodsId(user.getId(), goodsId);
        if(order != null) {
            return;
        }
        //减库存 下订单 写入秒杀订单
        miaoshaService.miaosha(user, goods);
    }

3 使用 事物 保证 秒杀操作的数据一致性

> 这里默认的隔离级别，使用了 行锁(独占锁) 保证库存不会卖超

@Transactional
    public OrderInfo miaosha(MiaoshaUser user, GoodsVo goods) {
        //减库存 下订单 写入秒杀订单， 
        boolean success = goodsService.reduceStock(goods);
        if(success) {
            //order_info maiosha_order
            return orderService.createOrder(user, goods);
        }else {
            setGoodsOver(goods.getId());
            return null;
        }
    }

4 客户端的处理

> 客户端 接收到秒杀接口的返回后，判断是否成功， 如果失败 直接提示给用户 秒杀失败 如果返回排队中， 则调用查询接口查询秒杀结果

public long getMiaoshaResult(Long userId, long goodsId) {
        // 通过 redis 查询 该用户是否秒杀了指定产品
        MiaoshaOrder order = orderService.getMiaoshaOrderByUserIdGoodsId(userId, goodsId);
        if(order != null) {
       //秒杀成功
            return order.getOrderId();
        }else {
            // 获取该商品是否秒杀完的内存标记， 建议使用 redis
            boolean isOver = getGoodsOver(goodsId);
            if(isOver) {
                return -1;
            }else {
                // 返回处理中 客户端隔一段时间以后继续发起查询
                return 0;
            }
        }
    }

## 2.4 其他优化手段 ##

### 2.4.1 秒杀验证码 ###

> 通过验证码 可以有效分散用户请求，大大降低系统瞬间的并发， 大概思路就是 创建一个验证码图片，写给客户端，并且在服务端保存结果

@RequestMapping(value="/verifyCode", method=RequestMethod.GET)
    @ResponseBody
    public Result<String> getMiaoshaVerifyCod(HttpServletResponse response,MiaoshaUser user,
            @RequestParam("goodsId")long goodsId) {
        if(user == null) {
            return Result.error(CodeMsg.SESSION_ERROR);
        }
        try {
            BufferedImage image  = miaoshaService.createVerifyCode(user, goodsId);
            OutputStream out = response.getOutputStream();
            ImageIO.write(image, "JPEG", out);
            out.flush();
            out.close();
            return null;
        }catch(Exception e) {
            e.printStackTrace();
            return Result.error(CodeMsg.MIAOSHA_FAIL);
        }
    }

### 2.4.2 隐藏秒杀地址 ###

> 通过动态的秒杀地址，并且在商品开始秒杀之前 无法获取， 增加别人的破解难度

@AccessLimit(seconds=5, maxCount=5, needLogin=true)
    @RequestMapping(value="/path", method=RequestMethod.GET)
    @ResponseBody
    public Result<String> getMiaoshaPath(HttpServletRequest request, MiaoshaUser user,
            @RequestParam("goodsId")long goodsId,
            @RequestParam(value="verifyCode", defaultValue="0")int verifyCode
            ) {
        if(user == null) {
            return Result.error(CodeMsg.SESSION_ERROR);
        }
        boolean check = miaoshaService.checkVerifyCode(user, goodsId, verifyCode);
        if(!check) {
            return Result.error(CodeMsg.REQUEST_ILLEGAL);
        }
        String path  =miaoshaService.createMiaoshaPath(user, goodsId);
        return Result.success(path);
    }

### 2.4.3 通过自定义注解限流 ###

*  1 定义注解 @AccessLimit(seconds=5, maxCount=5, needLogin=true)

@Retention(RUNTIME)
    @Target(METHOD)
    public @interface AccessLimit { 
        int seconds();
        int maxCount();
        boolean needLogin() default true;
    }

\-2 通过 ThreadLocal 来保证每一个线程 持有一个秒杀对象

public class UserContext {
    
        private static ThreadLocal<MiaoshaUser> userHolder = new ThreadLocal<MiaoshaUser>();
    
        public static void setUser(MiaoshaUser user) {
            userHolder.set(user);
        }
    
        public static MiaoshaUser getUser() {
            return userHolder.get();
        }
    
    }

*  3 通过 HandlerInterceptorAdapter 实现接口的限流

> 大概思路 通过方法拦截，获取方法上面的自定义注解， 然后 根据业务逻辑 自定义限流规则

@Service
    public class AccessInterceptor extends HandlerInterceptorAdapter{ 
    
        @Autowired
        MiaoshaUserService userService;
    
        @Autowired
        RedisService redisService;
    
        @Override
        public boolean preHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler)
                throws Exception {
            if(handler instanceof HandlerMethod) {
                MiaoshaUser user = getUser(request, response);
                UserContext.setUser(user);
                HandlerMethod hm = (HandlerMethod)handler;
                AccessLimit accessLimit = hm.getMethodAnnotation(AccessLimit.class);
                if(accessLimit == null) {
                    return true;
                }
                int seconds = accessLimit.seconds();
                int maxCount = accessLimit.maxCount();
                boolean needLogin = accessLimit.needLogin();
                String key = request.getRequestURI();
                if(needLogin) {
                    if(user == null) {
                        render(response, CodeMsg.SESSION_ERROR);
                        return false;
                    }
                    key += "_" + user.getId();
                }else {
                    //do nothing
                }
                AccessKey ak = AccessKey.withExpire(seconds);
                Integer count = redisService.get(ak, key, Integer.class);
                if(count  == null) {
                     redisService.set(ak, key, 1);
                }else if(count < maxCount) {
                     redisService.incr(ak, key);
                }else {
                    render(response, CodeMsg.ACCESS_LIMIT_REACHED);
                    return false;
                }
            }
            return true;
        }
    
        private void render(HttpServletResponse response, CodeMsg cm)throws Exception {
            response.setContentType("application/json;charset=UTF-8");
            OutputStream out = response.getOutputStream();
            String str  = JSON.toJSONString(Result.error(cm));
            out.write(str.getBytes("UTF-8"));
            out.flush();
            out.close();
        }
    
        private MiaoshaUser getUser(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) {
            String paramToken = request.getParameter(MiaoshaUserService.COOKI_NAME_TOKEN);
            String cookieToken = getCookieValue(request, MiaoshaUserService.COOKI_NAME_TOKEN);
            if(StringUtils.isEmpty(cookieToken) && StringUtils.isEmpty(paramToken)) {
                return null;
            }
            String token = StringUtils.isEmpty(paramToken)?cookieToken:paramToken;
            return userService.getByToken(response, token);
        }
    
        private String getCookieValue(HttpServletRequest request, String cookiName) {
            Cookie[]  cookies = request.getCookies();
            if(cookies == null || cookies.length <= 0){
                return null;
            }
            for(Cookie cookie : cookies) {
                if(cookie.getName().equals(cookiName)) {
                    return cookie.getValue();
                }
            }
            return null;
        }
    
    }

*  4 新增参数解析者

@Service
    public class UserArgumentResolver implements HandlerMethodArgumentResolver { 
    
        @Autowired
        MiaoshaUserService userService;
    
        public boolean supportsParameter(MethodParameter parameter) {
            Class<?> clazz = parameter.getParameterType();
            return clazz==MiaoshaUser.class;
        }
    
        public Object resolveArgument(MethodParameter parameter, ModelAndViewContainer mavContainer,
                NativeWebRequest webRequest, WebDataBinderFactory binderFactory) throws Exception {
            return UserContext.getUser();
        }
    }

*  5 注册拦截器和参数解析者

@Configuration
    public class WebConfig extends WebMvcConfigurerAdapter{ 
    
        @Autowired
        UserArgumentResolver userArgumentResolver;
    
        @Autowired
        AccessInterceptor accessInterceptor;
    
        @Override
        public void addArgumentResolvers(List<HandlerMethodArgumentResolver> argumentResolvers) {
            argumentResolvers.add(userArgumentResolver);
        }
    
        @Override
        public void addInterceptors(InterceptorRegistry registry) {
            registry.addInterceptor(accessInterceptor);
        }
    
    }

# 3 结束 #

> 搞完收工，如果你喜欢博主的文章的话麻烦点一下关注，如果发现博主文章的错误的话 麻烦指出， 谢谢大家。