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# 社区生鲜团购系统详细设计文档
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## 1. 项目概述
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### 1.1 项目背景
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基于Spring Boot + Redis + MySQL构建的社区生鲜团购系统，重点展示Redis在分布式场景下的应用。
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### 1.2 技术栈
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- **后端框架**: Spring Boot 2.7.6
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- **缓存**: Redis Cluster集群
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- **数据库**: MySQL
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- **前端**: JSP
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- **开发语言**: Java 1.8
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### 1.3 核心特性
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- Redis五种数据类型的综合应用
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- 分布式锁防止超卖
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- 库存预热和原子扣减
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- 接口限流控制
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- 购物车Hash存储
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- Pub/Sub消息队列
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- Lua脚本原子操作
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- 管道技术性能优化
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## 2. 系统架构设计
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### 2.1 整体架构
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┌─────────────────┐ ┌─────────────────┐ ┌─────────────────┐
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│ 前端JSP页面 │ │ Spring Boot │ │ Redis Cluster │
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│ │ │ 应用服务器 │ │ │
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│ - 商品展示 │◄──►│ │◄──►│ - 缓存层 │
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│ - 秒杀页面 │ │ - Controller │ │ - 分布式锁 │
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│ - 购物车 │ │ - Service │ │ - 消息队列 │
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│ - 订单管理 │ │ - Repository │ │ │
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└─────────────────┘ └─────────────────┘ └─────────────────┘
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│
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▼
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┌─────────────────┐
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│ MySQL │
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│ │
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│ - 用户数据 │
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│ - 商品数据 │
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│ - 订单数据 │
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└─────────────────┘
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### 2.2 Redis集群拓扑图
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Redis Cluster (42.192.62.91)
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┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
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│ Master Nodes │
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│ ┌─────────┐ ┌─────────┐ ┌─────────┐ │
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│ │ :7000 │ │ :7001 │ │ :7002 │ │
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│ │ Slot │ │ Slot │ │ Slot │ │
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│ │ 0-5460 │ │5461-10922│ │10923-16383│ │
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│ └─────────┘ └─────────┘ └─────────┘ │
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│ │ │ │ │
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│ ▼ ▼ ▼ │
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│ ┌─────────┐ ┌─────────┐ ┌─────────┐ │
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│ │ :7003 │ │ :7004 │ │ :7005 │ │
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│ │ Replica │ │ Replica │ │ Replica │ │
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│ └─────────┘ └─────────┘ └─────────┘ │
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│ Slave Nodes │
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└─────────────────────────────────────────────────────────────┘
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```
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## 3. 数据库设计
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### 3.1 用户表 (users)
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```sql
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CREATE TABLE users (
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id BIGINT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
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username VARCHAR(50) UNIQUE NOT NULL,
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password VARCHAR(100) NOT NULL,
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email VARCHAR(100),
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phone VARCHAR(20),
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created_at TIMESTAMP DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP,
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updated_at TIMESTAMP DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP
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);
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```
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### 3.2 商品表 (products)
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```sql
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CREATE TABLE products (
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id BIGINT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
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name VARCHAR(200) NOT NULL,
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description TEXT,
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price DECIMAL(10,2) NOT NULL,
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stock INT NOT NULL DEFAULT 0,
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image_url VARCHAR(500),
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||
status TINYINT DEFAULT 1 COMMENT '1:上架 0:下架',
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created_at TIMESTAMP DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP,
|
||
updated_at TIMESTAMP DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP
|
||
);
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```
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### 3.3 秒杀活动表 (flash_sales)
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```sql
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CREATE TABLE flash_sales (
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id BIGINT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
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product_id BIGINT NOT NULL,
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flash_price DECIMAL(10,2) NOT NULL,
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||
flash_stock INT NOT NULL,
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start_time TIMESTAMP NOT NULL,
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||
end_time TIMESTAMP NOT NULL,
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||
status TINYINT DEFAULT 1 COMMENT '1:未开始 2:进行中 3:已结束',
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created_at TIMESTAMP DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP,
|
||
FOREIGN KEY (product_id) REFERENCES products(id)
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);
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```
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### 3.4 订单表 (orders)
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```sql
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CREATE TABLE orders (
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id BIGINT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
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user_id BIGINT NOT NULL,
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product_id BIGINT NOT NULL,
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quantity INT NOT NULL,
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total_price DECIMAL(10,2) NOT NULL,
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||
status TINYINT DEFAULT 1 COMMENT '1:待支付 2:已支付 3:已发货 4:已完成 5:已取消',
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order_type TINYINT DEFAULT 1 COMMENT '1:普通订单 2:秒杀订单',
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||
created_at TIMESTAMP DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP,
|
||
updated_at TIMESTAMP DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP,
|
||
FOREIGN KEY (user_id) REFERENCES users(id),
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||
FOREIGN KEY (product_id) REFERENCES products(id)
|
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);
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```
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## 4. Redis数据结构设计
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### 4.1 String类型应用
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# 分布式锁
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flash_sale_lock:{product_id} = "locked"
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# 接口限流
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rate_limit:{user_id}:{api} = count
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# 用户token
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user_token:{token} = user_id
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```
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### 4.2 Hash类型应用
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```
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# 用户信息缓存
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user:{user_id} = {
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"username": "张三",
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"email": "zhangsan@example.com",
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"phone": "13800138000"
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}
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# 商品信息缓存
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product:{product_id} = {
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"name": "iPhone 15",
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"price": "5999.00",
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"stock": "100",
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"status": "1"
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}
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# 购物车
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user:{user_id}:cart = {
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"product_1": "2",
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"product_2": "1"
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}
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```
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### 4.3 List类型应用
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# 订单队列
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order_queue = [order_id1, order_id2, order_id3]
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# 用户操作日志
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user:{user_id}:logs = [log1, log2, log3]
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```
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### 4.4 Set类型应用
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```
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# 秒杀成功用户集合
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flash_sale:{product_id}:success_users = {user_id1, user_id2}
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# 在线用户集合
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online_users = {user_id1, user_id2, user_id3}
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```
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### 4.5 ZSet类型应用
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```
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# 商品销量排行榜
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product_sales_rank = {
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product_id1: sales_count1,
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||
product_id2: sales_count2
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}
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# 用户积分排行榜
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user_score_rank = {
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user_id1: score1,
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||
user_id2: score2
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}
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## 5. 核心功能设计
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### 5.1 秒杀流程设计
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用户请求秒杀
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接口限流检查 (INCR + EXPIRE)
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↓
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获取分布式锁 (SETNX)
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↓
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检查库存 (GET)
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↓
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原子扣减库存 (DECR)
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↓
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创建订单
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↓
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释放锁 (DEL)
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↓
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发送消息通知 (PUBLISH)
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### 5.2 购物车设计
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添加商品到购物车
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↓
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HSET user:{user_id}:cart {product_id} {quantity}
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↓
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设置过期时间 (EXPIRE)
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↓
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异步同步到MySQL
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## 6. 关键技术实现
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### 6.1 分布式锁实现
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使用SETNX + EXPIRE实现分布式锁，防止秒杀超卖问题。
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### 6.2 库存预热
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活动开始前将商品库存加载到Redis，使用DECR进行原子扣减。
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### 6.3 接口限流
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使用INCR + EXPIRE组合实现滑动窗口限流。
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### 6.4 Lua脚本
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编写Lua脚本保证秒杀操作的原子性。
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### 6.5 消息队列
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使用Redis Pub/Sub实现订单状态变更通知。
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### 6.6 管道技术
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批量操作使用Pipeline提高性能。
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## 7. 性能优化策略
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### 7.1 缓存策略
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- 热点数据预加载
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- 多级缓存架构
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- 缓存穿透防护
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### 7.2 并发控制
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- 分布式锁
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- 乐观锁
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- 队列削峰
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### 7.3 数据库优化
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- 读写分离
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- 分库分表
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- 索引优化
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## 8. 监控和运维
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### 8.1 监控指标
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- Redis集群状态
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- 接口响应时间
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- 系统并发量
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- 错误率统计
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### 8.2 日志记录
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- 操作日志
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- 错误日志
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- 性能日志
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## 9. 部署架构
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### 9.1 环境要求
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- JDK 1.8+
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- Redis Cluster
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- MySQL 5.7+
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- Tomcat 9.0+
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### 9.2 部署步骤
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1. 配置Redis集群
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2. 初始化MySQL数据库
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3. 部署Spring Boot应用
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4. 配置负载均衡
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## 10. 测试计划
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### 10.1 功能测试
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- 用户注册登录
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- 商品浏览
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- 购物车操作
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- 秒杀功能
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- 订单管理
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### 10.2 性能测试
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- 并发用户测试
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- 秒杀压力测试
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- 系统稳定性测试
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### 10.3 压力测试指标
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- QPS: 目标10000+
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- 响应时间: <100ms
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- 成功率: >99.9%
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