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Springboot3+微服務(wù)實(shí)戰(zhàn)12306高性能售票系統(tǒng) - 慕課網(wǎng) (imooc.com)
本章將介紹仿12306售票系統(tǒng)實(shí)戰(zhàn)開發(fā)的開發(fā)環(huán)境、項(xiàng)目核心技術(shù)和功能、項(xiàng)目模塊和架構(gòu)設(shè)計(jì)、開發(fā)所需前置知識(shí)，若想直接開始編寫代碼實(shí)現(xiàn)，請(qǐng)關(guān)注作者，看后面的第二章——項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)
一、開發(fā)環(huán)境
- 后端：
- JDK 17
- Springboot 3.0.0
- SpringCloud Alibaba 2022.0.0.0
- 第三方依賴，如Mybatis等，使用升級(jí)后適配Springboot3的版本
- 前端：
- Vue3
二、項(xiàng)目技術(shù)亮點(diǎn)概括
為什么使用最新版本？
學(xué)習(xí)要激進(jìn)，實(shí)際項(xiàng)目要滯后（市場主流還是使用JDK1.8那套）
技術(shù)亮點(diǎn)主要就是高并發(fā)技術(shù)
售票系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)持續(xù)高并發(fā)，不停的刷票，決不能超賣
12306是如何解決高并發(fā)問題？
-
提高處理能力： QPS和TPS
堆積硬件；引入第三方軟件Gemfire；算法（模型、邏輯）
Gemfire：商業(yè)軟件，分布式內(nèi)存數(shù)據(jù)庫，使得查詢速度從15秒降到0.2秒
QPS（Queries Per Second）和 TPS（Transactions Per Second）是衡量系統(tǒng)性能的重要指標(biāo)：
- QPS（Queries Per Second）：指的是每秒鐘所處理的查詢數(shù)量，通常用來衡量系統(tǒng)對(duì)于短時(shí)、瞬時(shí)請(qǐng)求的處理能力，比如網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求、數(shù)據(jù)庫查詢等。
- TPS（Transactions Per Second）：指的是每秒鐘所處理的事務(wù)數(shù)量，事務(wù)可以是一個(gè)或多個(gè)相關(guān)操作的集合，用來完成一個(gè)業(yè)務(wù)功能。TPS常用來衡量系統(tǒng)對(duì)于業(yè)務(wù)操作的處理能力，比如支付交易、訂單處理等。
QPS更強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)的查詢處理能力，而TPS更側(cè)重系統(tǒng)對(duì)業(yè)務(wù)操作的處理能力。在不同的場景下，可以根據(jù)具體需求選擇監(jiān)控并優(yōu)化QPS或TPS來提升系統(tǒng)性能。
-
削峰
業(yè)務(wù)：驗(yàn)證碼、分時(shí)段、排隊(duì)
技術(shù)：限流、異步
三、項(xiàng)目業(yè)務(wù)邏輯難點(diǎn)概括
-
選座邏輯
實(shí)現(xiàn)類似12306的選座邏輯
使用位運(yùn)算算法，既快又準(zhǔn)的得到符合要求的座位
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12306：
-
本項(xiàng)目：
-
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動(dòng)態(tài)庫存
當(dāng)上海——北京，被買，則是1張票
當(dāng)上海到南京，南京到上海被買，則是2張票
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線上線下
即可線上買票，也可線下買票
四、核心功能
最高并發(fā)：余票查詢
業(yè)務(wù)邏輯最復(fù)雜：車票購買
五、功能模塊劃分
-
網(wǎng)關(guān)模塊
路由轉(zhuǎn)發(fā)、登錄校驗(yàn)
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會(huì)員模塊
會(huì)員、乘客、已購買的車票
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業(yè)務(wù)模塊
所有的車次數(shù)據(jù)、余票信息
-
跑批模塊
管理定時(shí)任務(wù)，頁面啟停
-
web模塊
會(huì)員相關(guān)界面
-
admin模塊
管理員相關(guān)界面
六、整體架構(gòu)設(shè)計(jì)
- 業(yè)務(wù)、會(huì)員、跑批分別為不同的服務(wù)，且數(shù)據(jù)庫相互隔離（做一定的數(shù)據(jù)冗余）
- common主要是公共的工具類，generator為代碼生成器
- springcloud alibaba組件：nacos是注冊中心，seata是分布式事務(wù)，sentinel是限流
七、數(shù)據(jù)庫表
1. 會(huì)員模塊
- 會(huì)員表：手機(jī)號(hào)
- 乘客表：會(huì)員ID，姓名，身份證，旅客類型
- 車票表：會(huì)員ID，乘客ID，乘客姓名，日期，車次信息，座位信息
2.業(yè)務(wù)模塊
- 車站表：站名，站名拼音
- 車次表：車次編號(hào)，車次類型，始發(fā)站，出發(fā)時(shí)間，終點(diǎn)站，到站時(shí)間
- 到站表：車次編號(hào)，站名，進(jìn)站時(shí)間，出站時(shí)間，停站時(shí)長，里程
- 車箱表：車次編號(hào)，箱號(hào)，座位類型，座位數(shù)，排數(shù)，列數(shù)
- 座位表：車次編號(hào)，箱號(hào)，排號(hào)，列號(hào)
- 每日車次表：日期，基礎(chǔ)車次信息
- 每日到站表：日期，基礎(chǔ)到站信息
- 每日車箱表：日期，基礎(chǔ)車箱信息
- 每日座位表：日期，基礎(chǔ)座位信息，銷售詳情
- 每日余票表：日期，車次編號(hào)，出發(fā)站，出發(fā)時(shí)間，到達(dá)站，到站時(shí)間，各種座位的余票信息
3.其他
- quartz相關(guān)表
- seata相關(guān)表
八、持續(xù)秒殺高并發(fā)技術(shù)
1.前端
-
針對(duì)靜態(tài)資源做CDN
CDN（Content Delivery Network）技術(shù)是一種通過在全球各地部署服務(wù)器節(jié)點(diǎn)來加速網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容傳輸?shù)募夹g(shù)。通過在靠近用戶的服務(wù)器節(jié)點(diǎn)上緩存內(nèi)容，CDN技術(shù)能夠減少網(wǎng)絡(luò)延遲，提高網(wǎng)站的加載速度和性能。當(dāng)用戶請(qǐng)求訪問網(wǎng)站時(shí)，CDN會(huì)自動(dòng)將內(nèi)容從最接近用戶的服務(wù)器節(jié)點(diǎn)傳輸給用戶，而不是從遠(yuǎn)程服務(wù)器傳輸，從而提高用戶體驗(yàn)并減輕原始服務(wù)器的負(fù)載壓力。
-
頁面靜態(tài)化
頁面靜態(tài)化是指將動(dòng)態(tài)生成的網(wǎng)頁內(nèi)容轉(zhuǎn)換為靜態(tài)文件，并保存在服務(wù)器的本地存儲(chǔ)空間或CDN節(jié)點(diǎn)上，從而加快網(wǎng)頁加載速度和提高網(wǎng)站性能的技術(shù)。通過頁面靜態(tài)化，服務(wù)器無需每次請(qǐng)求時(shí)都重新生成頁面內(nèi)容，而是直接返回預(yù)先生成好的靜態(tài)文件，減少了服務(wù)器的計(jì)算壓力和數(shù)據(jù)庫訪問次數(shù)，提高了網(wǎng)站的并發(fā)訪問能力和用戶響應(yīng)速度。頁面靜態(tài)化技術(shù)有助于改善網(wǎng)站的用戶體驗(yàn)，減少加載時(shí)間，提高頁面渲染速度。
-
倒計(jì)時(shí)&loading
防止用戶不斷刷新/點(diǎn)擊秒殺，造成后端更大的壓力
-
使用驗(yàn)證碼削峰
2.后端
-
微服務(wù)-服務(wù)拆分
熱點(diǎn)接口做成單獨(dú)的服務(wù)
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負(fù)載均衡
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限流降級(jí)
-
緩存
-
令牌
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異步處理
3.數(shù)據(jù)庫
- 分庫：業(yè)務(wù)分庫、讀寫分離
- 分表：橫向分表（按地區(qū)/時(shí)間分）、縱向分表（把一張完整的表，縱向切成兩張表）
- 冗余設(shè)計(jì)（反范式，空間換時(shí)間）
- 分布式數(shù)據(jù)庫
4.其他
- 分時(shí)段秒殺
- 彈性擴(kuò)容（自動(dòng)擴(kuò)容有時(shí)候反應(yīng)比較慢，不適合突發(fā)的大流量請(qǐng)求，所以秒殺之前需要提前擴(kuò)容好；但是在秒殺后，他可以自動(dòng)回收，降低成本
- 候補(bǔ)+排隊(duì)
九、SpringBoot3&JDK9~17新特性詳情
1.JDK9新特性——模塊化開發(fā)（用的較少）
Java8應(yīng)用程序?qū)?strong>包作為頂級(jí)組件，Java9應(yīng)用程序?qū)?strong>模塊作為頂級(jí)組件。
使用module-info.java來聲明一個(gè)模塊，一個(gè)模塊只能有一個(gè)文件，且在頂層包同目錄下
使用exports來聲明可以被外部引用的包，可以有多個(gè)exports語句
使用requires來聲明依賴的外部的模塊，可以有多個(gè)requires語句
2.JDK10新特性——var局部變量推導(dǎo)
- 必須能推導(dǎo)出實(shí)際類型
- 只能用于局部變量
3.JDK11新特性——單文件程序
原來：使用javac生成.class文件，然后在.class文件下用java命令將其打開
現(xiàn)在：直接命令運(yùn)行：java xxx.java（必須帶.java）
4.JDK11新特性——shebang腳本
將java文件改成sh后綴，使用如下命令可運(yùn)行
java --source 11 xxx.sh
什么是shebang
#!符號(hào)可以叫做shebang，翻譯成釋伴,即"解釋伴隨行"的簡稱,同時(shí)又是shebang的音譯
以指令#!/bin/bash開頭的文件,在執(zhí)行時(shí)會(huì)實(shí)際調(diào)用/bin/bash程序來執(zhí)行
5.JDK14新特性——文本塊
// 傳統(tǒng)字符串寫法
String json = "{\n" +
"\tname: \"TEST\"\n" +
"}";
System.out.println(json);
// 文本塊寫法
String json1 = """
{
name: "TEST"
}
""";
System.out.println(json1);
6.JDK14新特性——instanceof增強(qiáng)
Object a = "123";
if (a instanceof String) {
String b = (String) a;
System.out.println(b);
}
if (a instanceof String b) {
System.out.println(b);
}
7.JDK14新特性——空指針提示
-
傳統(tǒng)報(bào)錯(cuò)
Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException at com.jiawa2.Jiawa2.main(Jiawa2.java:46) -
新報(bào)錯(cuò)
Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException: Cannot invoke "java.util.List.size()" because "a" is null at com.jiawa2.Jiawa2.main(Jiawa2.java:46)
8.JDK16新特性——record類
record是一個(gè)final類，初始化后就不能修改屬性值
自動(dòng)生成toString, hashCode, equals方法
public record TestRecord(String name, String password) {
}
TestRecord testRecord = new TestRecord("test","111");
9.JDK17新特性——sealed類
- 痛點(diǎn)：一個(gè)類被哪些子類繼承了，很難查，隨時(shí)有可能繼續(xù)被繼承
- sealed可以對(duì)類的繼承做顯式的管理，一個(gè)類被哪些類繼承，一眼就能看得清。
- 父類如果是sealed類，則必須至少有一個(gè)子類
- sealed類的子類，必須是final，sealed，non-sealed之一
sealed類封裝類或叫密封類
密封類的目的是為了限制子類的過度使用，父類的開發(fā)者必須聲明哪些子類可以繼承該父類，以確保不會(huì)出現(xiàn)未限定的子類繼承父類，導(dǎo)致程序出現(xiàn)預(yù)料之外的問題密封類及其允許的子類必須屬于同一個(gè)模塊。
每個(gè)允許的子類都必須直接繼承密封類。
每個(gè)允許的子類都必須使用final、sealed或non-sealed修飾符中的一個(gè)來描述：
- 允許的子類聲明為 final 表示它無法再擴(kuò)展。
- 允許的子類聲明為sealed表示它可以以一種受限制的方式進(jìn)一步擴(kuò)展。
- 允許的子類聲明為non-sealed表示它可以任意的擴(kuò)展。
顯式聲明Jiawa1只能被Jiawa2集成：
public sealed class Jiawa1 permits Jiawa2 {
}
non-sealed：恢復(fù)隱式規(guī)則
10.JDK17新特性——switch增強(qiáng)
-
舊版本：
if (data.get("key") instanceof String s) { log.info(s); } else if (data.get("key") instanceof Double s) { log.info(s); } else if (data.get("key") instanceof Integer s) { log.info(s); } -
新版本：
switch (data.get("key1")) { case String s -> log.info(s); case Double d -> log.info(d.toString()); case Integer i -> log.info(i.toString()); default -> log.info(""); }
11.SpringBoot3——AOT與JIT介紹
JIT（Just-in-Time，實(shí)時(shí)編譯）一直是Java語言的靈魂特性之一，與之相對(duì)的AOT（Ahead-of-Time，預(yù)編譯或提前編譯）方式
AOT的優(yōu)點(diǎn)
- 在程序運(yùn)行前編譯，可以避免在運(yùn)行時(shí)的編譯性能消耗和內(nèi)存消耗
- 可以在程序運(yùn)行初期就達(dá)到最高性能，程序啟動(dòng)速度快
- 運(yùn)行產(chǎn)物只有機(jī)器碼，打包體積小
AOT的缺點(diǎn)
- 由于是靜態(tài)提前編譯，不能根據(jù)硬件情況或程序運(yùn)行情況擇優(yōu)選擇機(jī)器指令序列，理論峰值性能不如JIT
- 沒有動(dòng)態(tài)能力（如AOP）
- 同一份產(chǎn)物不能跨平臺(tái)運(yùn)行
12.JIT在高并發(fā)場景中的生產(chǎn)問題
現(xiàn)象：熱點(diǎn)應(yīng)用重啟后，出現(xiàn)業(yè)務(wù)超時(shí)，幾分鐘后恢復(fù)正常
解決方法：
- 預(yù)熱：初始讓程序自動(dòng)運(yùn)行熱點(diǎn)代碼幾百次
- 流量控制：啟動(dòng)時(shí)小流量，運(yùn)行幾分鐘后再放到正常流量
13.SpringBoot3——GraalVM代替JDK實(shí)現(xiàn)AOT
-
GraalVM下載：
https://github.com/graalvm/graalvm-ce-builds/releases/tag/vm-22.3.0
JAVA_HOME：給一些第三方用，例如Tomcat，會(huì)讀取這里的路徑
Path：在命令行可以獲取JDK信息
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安裝native-image（用來打包exe（windows版本））
-
在線安裝
gu install native-image（powershell報(bào)錯(cuò)，cmd正常）
有可能會(huì)超時(shí)報(bào)錯(cuò)，多試幾次 -
手動(dòng)安裝
下載：https://github.com/graalvm/graalvm-ce-builds/releases/tag/vm-22.3.0
命令行：gu install -L 你的下載位置 -
查看安裝結(jié)果
gu list
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新建SpringBoot3項(xiàng)目
使用IDEA新建SpringBoot項(xiàng)目，版本號(hào)：3.0.0 -
安裝Visual Studio 2022
下載社區(qū)版，安裝時(shí)勾選C++桌面開發(fā)
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GraalVM AOT打包
跳到項(xiàng)目所在目錄，使用x64 Native Tools Command Prompt for VS 2022，執(zhí)行：mvn -Pnative native:compile
文章來源：http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-848866.html
文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-848866.html
到了這里，關(guān)于Java項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)--基于SpringBoot3.0開發(fā)仿12306高并發(fā)售票系統(tǒng)--(一)前置知識(shí)的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！
