微信红包设计流程讲解与实战分析
#1024程序员节 | 征文#
前言
微信红包作为大家耳熟能详的一种互动方式，其背后的技术支持包含多个方面。从用户发出红包到红包被抢完，涉及到的流程包括发红包、红包存储、红包拆分以及抢红包等。本文将详细介绍这一系列流程，并通过代码案例来实践讲解，特别重点分析红包的拆分算法。
微信红包设计流程
整个红包流程按照发红包、红包拆分、抢红包的顺序来设计。在数据结构的选择上，考虑到抢红包的高并发特性和即时响应要求，采用Redis非关系数据库进行设计是优于MySQL的。Redis的每个命令都是单线程执行，保证原子性操作，无需额外的锁机制。
1. 发红包
一个红包通常会被拆分成多个小红包，例如100元可以拆分为20元、20元、20元、30元和10元。这种情况下，可以使用Redis的list结构来存储这些拆分后的小红包。
2. 抢红包
在高并发环境下，如何保证多线程抢红包时不加锁且保持原子性是关键。Redis的特性使得每个命令都是单线程且原子性的，因此使用LPOP命令即可实现。
3. 记红包
为了确保同一个用户不能抢夺同一个红包两次，需要记录哪些红包被哪些用户抢过。这里可以使用Redis的hash结构来进行存储。
拆红包算法
在拆红包算法中，较为合理的是采用“二倍均值算法”。该算法的核心思想是每次拆分红包时，取一个随机区间，其最大值为剩余红包金额的两倍与未被抢的剩余红包个数的乘积。这样可以保证拆分的随机性和公平性。
代码实现
二倍均值算法的具体代码实现如下：
private Integer[] splitRedPackageAlgorithm(int totalMoney, int redPackageNumber){Integer[] splitRedPackageNumbers = new Integer[redPackageNumber];int useMoney = 0;for (int i = 0; i < redPackageNumber; i++) {if(i == redPackageNumber - 1){splitRedPackageNumbers[i] = totalMoney - useMoney;}else {int avgMoney = ((totalMoney - useMoney) / (redPackageNumber - i)) \* 2;splitRedPackageNumbers[i] = 1 + new Random().nextInt(avgMoney - 1);}useMoney += splitRedPackageNumbers[i];}return splitRedPackageNumbers;}为什么生成每个小红包金额使用如下代码随机生成？
splitRedPackageNumbers[i] = 1 + new Random().nextInt(avgMoney - 1);首先，前面加1的原因是new Random().nextInt(avgMoney -1)会生成0到avgMoney - 1之间的随机数，但不能为0。为了保证第一个红包不为0元，所以需要+1。其次，avgMoney - 1是为了控制随机数的最大值接近于avgMoney但不等于它。这样可以确保最后一个红包也不会为0元。如果不这样做，有可能每次随机数都取最大值，导致最后剩余的红包金额只能为0。
后面avgMoney -1，如果不-1，结果是怎样呢？接下来模拟不-1的情况下，假设100块分5个红包，每次随机数都取最大值，那么有如下情况：
| 红包 | useMoney | avgMoney | 每次随机数最大 | 本次红包金额 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 0 | 20 * 2 | new Random().nextInt(avgMoney) == 39 | 40 |
| 2 | 40 | 15*2 | new Random().nextInt(avgMoney) == 29 | 30 |
| 3 | 70 | 10*2 | new Random().nextInt(avgMoney) == 19 | 20 |
| 4 | 90 | 5*2 | new Random().nextInt(avgMoney) == 9 | 10 |
| 5 | 0 | | | 0 |
发红包
发红包的主要步骤是将拆分后的小红包保存到Redis的list结构中，并设置过期时间。具体代码如下：
@RequestMapping(value = "/send")public String sendRedPackage(int totalMoney, int redPackageNumber){Integer[] splitRedPackages = splitRedPackageAlgorithm(totalMoney,redPackageNumber);String key = RED\_PACKAGE\_KRY + IdUtil.simpleUUID();redisTemplate.opsForList().leftPushAll(key,splitRedPackages);redisTemplate.expire(key,1, TimeUnit.DAYS);return key+"\t" + Ints.asList(Arrays.stream(splitRedPackages).mapToInt(Integer::valueOf).toArray());}调用发红包接口，比如20块钱分成5个红包，查看redis。
抢红包
抢红包的逻辑是先验证用户是否已经抢过该红包，如果没有则允许其抢红包并记录到Redis中。具体代码如下：
@RequestMapping(value = "/rob")public String robRedPackage(String redPackageKey,String userId){Object redPackage = redisTemplate.opsForHash().get(RED\_PACKAGE\_CONSUME\_KRY + redPackageKey, userId);if (redPackage == null){Object partRedPackage = redisTemplate.opsForList().leftPop(RED\_PACKAGE\_KRY + redPackageKey);if (partRedPackage != null){redisTemplate.opsForHash().put(RED\_PACKAGE\_CONSUME\_KRY+redPackageKey,userId,partRedPackage);System.out.println("用户"+userId+" 抢到红包了 " + partRedPackage);return String.valueOf(partRedPackage);}return "errorCode : -1 ,红包抢完了";}return "errorCode : -2 ," + userId + " 你已经抢过红包了";}调用抢红包接口后，用户可以返回抢到的红包金额，并且在Redis中也能查看到相应的红包记录。
总结
本文主要介绍了微信红包的拆分、发放和抢红包的流程，并重点讲解了二倍均值法在拆红包算法中的应用。通过随机生成红包金额的方式，实现了公平且随机的抢红包效果。整个过程中涉及到了Redis数据库的高效利用以及高并发环境下的数据处理问题。