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本文主要是讲述在多年前本人在某公司做红包支付系统的设计，趁着掘金的年底活动和大家一起分享。
红包分类
产品需求设计分为两类红包，个人红包，群红包。群红包又分为专属、均分、群手气三种。分别适应不同的场景。如下图所示：
红包实现
发红包流程：
1、用户进入发红包界面发起请求； 2、服务端接受到请求后，对用户的红包金额进行冻结（前提用户事先开通余额账户）。 3、是否余额充足（兜底教研），如果充足发红包成功，并且生成红包记录，如果不充足提示错误信息。 4、推送最终结果给用户，如果发成功了会推两条消息，一个是发送人告诉用户红包发成功了，且推送群/个人立即领取。 5、如果红包发成功后，发一个延迟1天的 MQ 消息，做一个超期未退款处理。把冻结账户的钱返还给用户。
领红包流程：
当用户收到红包的推送过后，用户就可以通过该消息，进行红包的领取。 1、参数状态判断，判断红包是否过期，红包是否领完，红包是否重复领取等逻辑； 2、生成红包领取记录； 3、生成红包入账记录，对领取者上账。生成余额流水，并且增加余额流水。 4、减少发红包者的冻结余额，完成红包领取流程。
红包高并发
高并发设计
对于群手气红包肯定会存在并发问题，比如微信群红包领取的时候。一个 200 人的群同时来领取1个 200 元，10 人可以领取的红包，从用户的发起可能到领取基本是在 1-2 秒内领完。 怎么样保证既能高效的领取，又能保证金额都能正确，且不会记错账。我们采用的方案就是“一快一慢”的方案。
1、对于群红包的场景，我们首先会将红包金额提前计算。然后存储到 Redis 中 Key ： redpacket:amount_list:#{id}存储的结构是一个 List 集合。 2、 每次领取的时候我们会做一个 rpop操作，获取到红包的金额。由于这块是redis 操作，是非常高效的。 3、为了保证数据的持久性、可靠性。我们会生成一个领取记录到 mysql 数据库中持久化。 4、然后发送红包领取成功的消息出去，在记账服务中进行订阅，异步入账。
具体的流程如下：
幂等性保证
为了保证领取过程用户有序的领取，且保证一个用户只能领取成功一次，如果第二次来领取，咱们就提示已经领取过了，不能重复领取。这是我们在高并发场景下必须严保证的问题。当时我们选择的是通过分布式锁的方式来解决的，锁的 key 设计如下： redpacket:amount_list:#{id}_#{user_id} 这样设计的好处就是能够保证一当前分布式系统中，当前只能一个有效的请求进入正真的处理逻辑中。 兜底保障： 1、在领取记录表中增加 user_id, redpacket_id 为唯一索引。 2、对红包的剩余金额做乐观锁更新（可以使用 tk.mapper 的 @Version）。
可拓展性设计
为了保证可拓展性的设计，我们当时采用的是 策略 + 模板方法的设计模型进行低耦合设计。
手气红包金额计算
我们采用的是中位数随机算法（大致的逻辑就是控制一个中位数的值最大金额，最小金额的区间不能超过中位数的浮动水位线），更多的随机算法，大家可以参阅：为啥春节抢红包总不是手气最佳？看完微信抢红包算法你就明白了！
金额随机代码
public class RedPacketUtils {
private static final Random random = new Random();
/**
* 根据总数分割个数及限定区间进行数据随机处理
* 数列浮动阀值为0.95
*
* @param totalMoney - 被分割的总数
* @param splitNum - 分割的个数
* @param min - 单个数字下限
* @param max - 单个数字上限
* @return - 返回符合要求的数字列表
*/
public static List<BigDecimal> genRandomList(BigDecimal totalMoney, Integer splitNum, BigDecimal min, BigDecimal max) {
totalMoney = totalMoney.multiply(new BigDecimal(100));
min = min.multiply(new BigDecimal(100));
max = max.multiply(new BigDecimal(100));
List<Integer> li = genRandList(totalMoney.intValue(), splitNum, min.intValue(), max.intValue(), 0.95f);
List<BigDecimal> randomList = new CopyOnWriteArrayList<>();
for (Integer v : li) {
BigDecimal randomVlue = new BigDecimal(v).divide(new BigDecimal(100));
randomList.add(randomVlue);
}
randomList = randomArrayList(randomList);
return randomList;
}
/**
* 根据总数分割个数及限定区间进行数据随机处理
*
* @param total - 被分割的总数
* @param splitNum - 分割的个数
* @param min - 单个数字下限
* @param max - 单个数字上限
* @param thresh - 数列浮动阀值[0.0, 1.0]
*/
public static List<Integer> genRandList(int total, int splitNum, int min, int max, float thresh) {
assert total >= splitNum * min && total <= splitNum * max : "请校验红包参数设置的合理性";
assert thresh >= 0.0f && thresh <= 1.0f;
// 平均分配
int average = total / splitNum;
List<Integer> list = new ArrayList<>(splitNum);
int rest = total - average * splitNum;
for (int i = 0; i < splitNum; i++) {
if (i < rest) {
list.add(average + 1);
} else {
list.add(average);
}
}
// 如果浮动阀值为0则不进行数据随机处理
if (thresh == 0) {
return list;
}
// 根据阀值进行数据随机处理
int randOfRange = 0;
int randRom = 0;
int nextIndex = 0;
int nextValue = 0;
int surplus = 0;//多余
int lack = 0;//缺少
for (int i = 0; i < splitNum - 1; i++) {
nextIndex = i + 1;
int itemThis = list.get(i);
int itemNext = list.get(nextIndex);
boolean isLt = itemThis < itemNext;
int rangeThis = isLt ? max - itemThis : itemThis - min;
int rangeNext = isLt ? itemNext - min : max - itemNext;
int rangeFinal = (int) Math.ceil(thresh * (Math.min(rangeThis, rangeNext) + 100));
randOfRange = random.nextInt(rangeFinal);
randRom = isLt ? 1 : -1;
int iValue = list.get(i) + randRom * randOfRange;
nextValue = list.get(nextIndex) + randRom * randOfRange * -1;
if (iValue > max) {
surplus += (iValue - max);
list.set(i, max);
} else if (iValue < min) {
list.set(i, min);
lack += (min - iValue);
} else {
list.set(i, iValue);
}
list.set(nextIndex, nextValue);
}
if (nextValue > max) {
surplus += (nextValue - max);
list.set(nextIndex, max);
}
if (nextValue < min) {
lack += (min - nextValue);
list.set(nextIndex, min);
}
if (surplus - lack > 0) {//钱发少了 给低于max的凑到max
for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
int value = list.get(i);
if (value < max) {
int tmp = max - value;
if (surplus >= tmp) {
surplus -= tmp;
list.set(i, max);
} else {
list.set(i, value + surplus);
return list;
}
}
}
} else if (lack - surplus > 0) {//钱发多了 给超过高于min的人凑到min
for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
int value = list.get(i);
if (value > min) {
int tmp = value - min;
if (lack >= tmp) {
lack -= tmp;
list.set(i, min);
} else {
list.set(i, min + tmp - lack);
return list;
}
}
}
}
return list;
}
/**
* 打乱ArrayList
*/
public static List<BigDecimal> randomArrayList(List<BigDecimal> sourceList) {
if (sourceList == null || sourceList.isEmpty()) {
return sourceList;
}
List<BigDecimal> randomList = new CopyOnWriteArrayList<>();
do {
int randomIndex = Math.abs(new Random().nextInt(sourceList.size()));
randomList.add(sourceList.remove(randomIndex));
} while (sourceList.size() > 0);
return randomList;
}
public static void main(String[] args) {
Long startTi = System.currentTimeMillis();
List<BigDecimal> li = genRandomList(new BigDecimal(100000), 26000, new BigDecimal(2), new BigDecimal(30));
li = randomArrayList(li);
BigDecimal total = BigDecimal.ZERO;
System.out.println("======total=========total:" + total);
System.out.println("======size=========size:" + li.size());
Long endTi = System.currentTimeMillis();
System.out.println("======耗时=========:" + (endTi - startTi) / 1000 + "秒");
}
}
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