開題報告-基于SpringBoot的秒殺系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

本科畢業(yè)論文（設(shè)計）開題報告題目姓名學(xué)號年級班級專業(yè)指導(dǎo)教師學(xué)院一、研究背景近年來，由于國家對互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)大力支持，“互聯(lián)網(wǎng)+”行動計劃的提出，互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)日新月異,電子商務(wù)行業(yè)更是發(fā)生了翻天覆地的變化,在短短十幾年間，電子商務(wù)交易總額擴大了十倍，與傳統(tǒng)零售行業(yè)7*12小時的營業(yè)時間相比，電商平臺能7*24小時全天候提供服務(wù)，為人們的生活提供了極大的便利。秒殺活動作為一種快速吸引顧客、增加品牌影響力的銷售手段，以低廉的價格，極大的刺激了消費者的購買欲望。雙十一購物節(jié)的秒殺活動每年都吸引成千上萬的消費者參加，交易額高達一千億，消費者秒殺到心儀的商品的同時，也為電商帶來了巨額的收益。

電商舉辦秒殺活動有許多好處。秒殺活動能快速提升品牌影響力。秒殺活動具有易引發(fā)話題、時效性快等特點，電商通過舉辦秒殺活動能巧妙的利用用戶推廣能力，快速提升電商品牌的影響力，如果電商定期舉辦秒殺活動，能極大的宣傳電商平臺并增大平臺的用戶粘性。各大電商平臺，如淘寶、京東、蘇寧易購、國美等，創(chuàng)造出各種各樣，如雙十一、618年中大促的購物節(jié)等活動,這些活動都會以商品秒殺作為噱頭，吸引了大批消費者參加活動的同時，也維持了網(wǎng)站的用戶活躍度。秒殺活動能較大的提高電商的銷售額。用戶在瀏覽秒殺活動商品時，不可避免的會看看網(wǎng)站中別的商品，無形中增加了電商網(wǎng)站的用戶流量，為電商網(wǎng)站帶來收益。秒殺活動能適當?shù)臏p緩商家積壓產(chǎn)品負擔，電商商家都不可避免地需要解決一些產(chǎn)品積壓的問題，在這種情況下，通過舉辦秒殺活動能有效解決這一難題。

由于SpringBoot功能強大，而Tomcat和MySQL在開發(fā)方面都很方便，比較靈活，而且在目前應(yīng)用的十分廣泛，并且易于維護。因此使用SpringBoot+Tomcat+MySQL是開發(fā)輕平臺的最佳組合從而說明本系統(tǒng)在技術(shù)方面可行。本系統(tǒng)基于B/S模式，用戶不需要再從網(wǎng)上下載其他的客戶端程序，客戶只需要打開瀏覽器就能夠使用該秒殺系統(tǒng)，免除了用戶多余的下載客戶端程序等繁瑣且耗時的操作，而且本系統(tǒng)界面友好，操作簡單易行，能夠讓一個新用戶在沒有人教導(dǎo)培訓(xùn)的情況下很快的熟練上手本系統(tǒng)。二、研究內(nèi)容及擬采用的技術(shù)方案1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)本系統(tǒng)基于SpringBoot+Tomcat+MySQL，并采用B/S模式，不用考慮跨平臺跟不同客戶端之間的兼容性，系統(tǒng)主要包括商品列表、開搶時間、訂單確認、下單交易支付等核心核心功能。2.系統(tǒng)功能模塊圖功能模塊圖如下：(1)

用戶注冊功能(2)

用戶登錄功能(3)

活動功能：判斷活動需要的產(chǎn)品數(shù)量是否足夠。(4)

庫存功能：維護商品庫存數(shù)量。(5)

搶購活動功能：如果滿足互動所需產(chǎn)品數(shù)量，創(chuàng)建某搶購活動，并將搶購活動加載到緩存中（采用預(yù)加載方式）。(6)

開始搶購功能：將活動ID+用戶ID維護到緩存Redis中，進行一系列判斷操作，訂單處理MQ。(7)

訂單處理功能：通過MQConsumer插入搶購訂單，其他業(yè)務(wù)邏輯（略）。(8)

超時未支付功能：查詢最新的訂單信息，將訂單狀態(tài)更新為取消，將活動產(chǎn)品數(shù)量加1，緩存商品數(shù)量加1，刪除活動ID+該用戶ID，允許其再次搶單。(9)

郵件發(fā)送功能：查詢最新的訂單信息，發(fā)送商品詳情URL。(10)

訂單支付功能：點擊詳情URL，查詢最新的的訂單信息，進行訂單支付，是否支付成功，將訂單狀態(tài)修改為支付完成。3.擬采用的系統(tǒng)技術(shù)

系統(tǒng)框架：SpringBoot

前端技術(shù)：JavaScript、jQuery、BootStrap

數(shù)據(jù)庫技術(shù)：MySQL

中間件技術(shù)：Redis、MQ

以上技術(shù)使用的特性如下：（1）JavaScript、jQuery、BootStrap的前端頁面：保證頁面訪問能夠兼容且頁面整齊美觀，具有觀賞性。（2）B/S架構(gòu)：成本低、維護方便、分布性強、開發(fā)簡單，不需要安裝任何專門的軟件、只需要瀏覽器即可訪問操作。（3）MySQL：數(shù)據(jù)存儲，Redis：緩存熱點數(shù)據(jù)MQ：對于突然到來的大量請求，您可以配置流控規(guī)則，以穩(wěn)定的速度逐步處理這些請求，起到“削峰填谷”的效果，從而避免流量突刺造成系統(tǒng)負載過高。三、擬解決的關(guān)鍵問題1.數(shù)據(jù)庫訪問壓力：搶購活動中大量請求過來時我們是要去判斷商品是不是夠的，每次搶購時主要壓力其中一點是在于對產(chǎn)品數(shù)量的校驗，如果完全放在數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫壓力大。活動預(yù)加載，數(shù)據(jù)加熱，放在緩存Redis中，用戶請求過來時通過緩存告訴他們產(chǎn)品對應(yīng)的數(shù)量和狀態(tài)，這樣就減小了數(shù)據(jù)庫的訪問壓力。

2.搶購活動：將活動ID+用戶ID維護到緩存Redis中（攔截統(tǒng)一用戶對同一搶購產(chǎn)品的多次搶購行為），判斷是否是第一次搶購操作，如果不是則結(jié)束搶購，如果是則進行后續(xù)操作；判斷緩存中活動的商品是否被搶空，如果不是則結(jié)束搶購，如果是則將緩存商品數(shù)量減1，數(shù)據(jù)庫商品數(shù)量減1，SnowFlake雪花算法生成訂單號，訂單處理MQ。四、研究方法（1）文獻查閱法

主要指通過前期各類紙質(zhì)及電子資料的閱讀，從中篩選出與設(shè)計及論文內(nèi)容相關(guān)的部分，并對篩選資料進行總結(jié)、歸納，制定針對事實的科學(xué)研究方法。本文首先確定了研究課題，即秒殺系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)，并開展系統(tǒng)建設(shè)方案設(shè)計，搜集國內(nèi)外關(guān)于秒殺系統(tǒng)研究內(nèi)容，用以驗證方案的可行性。

（2）演繹歸納法

通過了解秒殺系統(tǒng)的最新進展，結(jié)合當前秒殺系統(tǒng)的開發(fā)，及其他秒殺系統(tǒng)所采取的方法及取得的經(jīng)驗，提出本設(shè)計的方案。

（3）系統(tǒng)分析方法

把要解決的問題作為一個系統(tǒng)，對各模塊進行分析，本文以秒殺系統(tǒng)作為研究對象，通過對系統(tǒng)各要素的分析，根據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)開發(fā)相應(yīng)的主要功能。五、文獻綜述（附參考文獻）秒殺系統(tǒng)的實現(xiàn)包括需求分析、功能設(shè)計、數(shù)據(jù)庫設(shè)計、技術(shù)選擇等幾個階段，查閱相關(guān)文獻，具體如下：

1、秒殺系統(tǒng)需求分析

在秒殺系統(tǒng)的設(shè)計之初，很多學(xué)者都會進行需求分析，選取部分學(xué)者的需求分析結(jié)果進行總結(jié)，具體研究如下：

侯成程在《某訂單秒殺系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)》[1]中對系統(tǒng)角色進行了劃分，包括消費者、商家和管理員三種用戶角色，消費者即購買商品的用戶，主要需求是購物；商家即出售商品的用戶，主要需求是銷售；管理員是系統(tǒng)中權(quán)限最大的角色，可對系統(tǒng)進行管理。同時也詳細的分析了功能需求和非功能需求，并展示了系統(tǒng)功能的UML用例圖。

徐士川在《電子商城系統(tǒng)中訂單模塊與秒殺模塊的設(shè)計與實現(xiàn)》[4]中在系統(tǒng)的功能性需求分析中,從商城的用戶角色出發(fā)分析各個角色的具體行為,在非功能需求分析中，主要注重商城系統(tǒng)的性能、可用性、可靠性和安全性，從而來提升商城系統(tǒng)的健壯性，魯棒性和安全性。

朱麗葉在《面向電商平臺的秒殺系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)》[6]中首先對面向電商平臺的秒殺系統(tǒng)的需求進行闡述、歸納和總結(jié)，包含對面向管理員和供應(yīng)商的秒殺系統(tǒng)后臺的功能需求和非功能需求進行分析，以及對面向消費者的秒殺系統(tǒng)功能需求和非功能需求進行分析，為接下來的系統(tǒng)設(shè)計和實現(xiàn)奠定基礎(chǔ)。

2、秒殺系統(tǒng)功能設(shè)計

在秒殺系統(tǒng)的功能設(shè)計方面，各個學(xué)者設(shè)計的功能模塊不盡相同，但是都會具有商品列表、開搶時間、訂單確認、下單交易支付等功能模塊，這些功能模塊是秒殺系統(tǒng)必須的，也是本課題研究的重點。具體研究如下：

董曉瑋,趙月英,張一鳴在《電商秒殺系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)》[2]中解釋秒殺系統(tǒng)一方面需要滿足商家和供貨商對后臺管理的需求，另一方面還要兼顧客對秒殺系統(tǒng)的業(yè)務(wù)需求。因此，系統(tǒng)是將登錄模塊、訂單模塊、訂單詳情模塊、安全模塊、壓測等功能集于一體。

劉磊在《一種高并發(fā)電商秒殺系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)》[7]中為著重驗證秒殺功能，筆者設(shè)計了一個業(yè)務(wù)具有典型性的秒殺系統(tǒng)，包括用戶注冊登錄、秒殺列表查詢、秒殺詳情查詢、生成秒殺地址、執(zhí)行秒殺、用戶中心等功能。

張會敏在《電商網(wǎng)站秒殺系統(tǒng)的研究與對策》[9]中簡要研究了電商網(wǎng)站秒殺應(yīng)用的高并發(fā)訪問問題,分析了其主要特點,然后從系統(tǒng)架構(gòu),程序開發(fā)2個方面入手,詳細分析了架構(gòu)分層,緩存,異步方法,消息隊列,代碼實現(xiàn)等內(nèi)容,并提出了相關(guān)問題的解決方法。

LiuK,QingkaiBU在《OptimizationofSecondsKillSystemforWebBasedontheSSMFramework》[14]中對于Web開發(fā)，前后端分離的架構(gòu)模式具有很多優(yōu)點，例如，局部性能提升、徹底解放前端、提高工作效率、降低維護成本等。采用前后端分離架構(gòu)模式設(shè)計實現(xiàn)了秒殺系統(tǒng)，前端使用Vue.js技術(shù)，后端使用SSM技術(shù)實現(xiàn)。

3、秒殺系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計

秒殺系統(tǒng)是涉及到數(shù)據(jù)的存儲和查詢的，其中包括商品數(shù)據(jù)、商品庫存數(shù)據(jù)、活動信息數(shù)據(jù)、訂單數(shù)據(jù)、用戶數(shù)據(jù)等，運用MySQL數(shù)據(jù)庫技術(shù)設(shè)計數(shù)據(jù)庫表和字段是常用的方面，運用Redis緩存熱點數(shù)據(jù)和關(guān)鍵數(shù)據(jù)，設(shè)計出的數(shù)據(jù)庫基本都能滿足秒殺系統(tǒng)的需求。具體研究如下：

徐冉在《基于微服務(wù)架構(gòu)的秒殺系統(tǒng)服務(wù)端設(shè)計與實現(xiàn)》[3]秒殺系統(tǒng)的開發(fā)過程中,除了使用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫MySQL用來存儲主要數(shù)據(jù)，還需要使用高性能的Redis緩存來存儲關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

李軍鋒,何明昕在《高并發(fā)Web航空票務(wù)秒殺系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)》[5]中發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫查詢操作的效率是影響并發(fā)響應(yīng)能力的另一個重要因素。文章中分析了SQL語句執(zhí)行的過程,并提出了MySQL數(shù)據(jù)庫中SQL優(yōu)化的若干原則。此方案在開發(fā)設(shè)計過程中,按照這些原則對代碼中調(diào)用的SQL語句進行了嚴格的書寫,提高了數(shù)據(jù)庫的訪問效率。

邵斐在《面向電子商務(wù)的秒殺系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)》[12]中提出為了降低對于數(shù)據(jù)庫IO操作的壓力，必須在應(yīng)用服務(wù)與數(shù)據(jù)庫之間建立一個數(shù)據(jù)緩存層，圖片視頻等靜態(tài)信息都從專門的文件服務(wù)器集群上獲取;對于秒殺系統(tǒng)相關(guān)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)，應(yīng)在產(chǎn)品售賣之前將相關(guān)信息采用內(nèi)存緩存的方式存放在緩存服務(wù)器集群中;而數(shù)據(jù)庫本身也應(yīng)以集群模式構(gòu)建，以MySQL為例，可采用主從結(jié)構(gòu)，并在程序?qū)訉崿F(xiàn)讀寫分離，然后通過負載均衡進行分布式調(diào)用。

GUOMin在《OptimizationprinciplesofSQLinORACLEdata-base》[13]中指出合理配置數(shù)據(jù)庫參數(shù)、提高SQL語句共享、提高數(shù)據(jù)緩存命中率是SQL語句性能提高的前提；并在此基礎(chǔ)提出了SQL語句優(yōu)化的四個原則。

4、秒殺系統(tǒng)技術(shù)選擇

軟件開發(fā)的技術(shù)各有優(yōu)缺點，找到適合系統(tǒng)的開發(fā)技術(shù)能大大降低開發(fā)難度和開發(fā)成本，很多文獻都對Java、Redis、MySQL、MQ等技術(shù)進行了詳細的介紹和運用。具體研究如下：

葉歡在《云環(huán)境下商品秒殺系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)》[8]中使用消息隊列MQ不僅解決了用戶體驗糟糕的問題，并且能夠有效地降低服務(wù)器的壓力，特別是在峰值來臨時，將請求這一動態(tài)的信息轉(zhuǎn)化成一個可存儲的靜態(tài)信息，防止系統(tǒng)崩潰帶來了的數(shù)據(jù)丟失和不一致情況的發(fā)生,并且能和后端地業(yè)務(wù)系統(tǒng)降低耦合度。

江奕華,蔡曉東,傅泉明在《一種互聯(lián)網(wǎng)高并發(fā)秒殺系統(tǒng)》[10]中介紹了基于Memcached（與Redis類似的緩存中間件）構(gòu)建的參與秒殺用戶隊列和參與中獎用戶隊列,應(yīng)用服務(wù)器通過獲取隊列鎖,取得處理隊列數(shù)據(jù)的資格,完成隊列中數(shù)據(jù)的處理,從而完成秒殺的處理。

劉昆鑫,卜慶凱在《基于SSM框架的WEB系統(tǒng)秒殺優(yōu)化設(shè)計》[11]中采用SSM框架對其秒殺業(yè)務(wù)系統(tǒng)進行優(yōu)化設(shè)計,研究提高秒殺系統(tǒng)的性能體驗方法.該系統(tǒng)的前端采用Bootstrap框架進行頁面設(shè)計,后端采用SSM框架進行業(yè)務(wù)邏輯的開發(fā),并采用MySQL數(shù)據(jù)庫,用Redis進行緩存.同時,對秒殺業(yè)務(wù)進行優(yōu)化分析,把客戶端邏輯放到MySQL客戶端,避免網(wǎng)絡(luò)延遲和垃圾回收(GarbageCollection,GC)的影響,并對系統(tǒng)的穩(wěn)定性進行測試。

LichtblauGJ在《ULTRAVIOLETDISINFECTIONSYSTEMFORATHLETICITEMS》[15]中介紹了MySQL在軟件開發(fā)以及在開發(fā)中的作用，并闡述了MySQL的優(yōu)點。

5、總結(jié)

從查找的各種資料和文獻中來看，近十年來，伴隨著互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展和普及，電子商務(wù)交易總額擴大了十倍。新興的電子商務(wù)行業(yè)與傳統(tǒng)零售行業(yè)相比，電商平臺能7*24小時全天候、不間斷提供服務(wù),為人們的生活提供了極大的便利的同時,也改變了人們的生活方式。秒殺活動作為一種快速匯聚人氣、宣傳電商品牌、增強用戶粘性的銷售手段，以低廉的價格，極大的刺激了消費者的購買欲望。

針對文獻的研讀，總結(jié)為一下幾點：

（1）需求分析階段嚴格按照需求分析流程進行，本課題主要研究的是秒殺系統(tǒng)，重點秒殺系統(tǒng)的活動流程，根據(jù)秒殺活動流程設(shè)計系統(tǒng)功能，并繪制功能模塊圖。

（2）在功能設(shè)計方面，根據(jù)查閱的文獻以及秒殺活動流程，設(shè)計用戶注冊、登錄、秒殺活動、庫存、搶購活動、搶購、訂單處理、支付、發(fā)送郵件等功能。

（3）數(shù)據(jù)庫設(shè)計方面，根據(jù)查閱的文獻以及秒殺系統(tǒng)的數(shù)據(jù)實體、屬性、設(shè)計商品表、商品庫存表、活動信息表、訂單表、用戶表等數(shù)據(jù)表。

（4）技術(shù)選擇方面，根據(jù)查閱的文獻以及大學(xué)四年所學(xué)知識，選擇Java作為開發(fā)語言、SpringBoot作為開發(fā)框架，MySQL作為數(shù)據(jù)庫開發(fā)技術(shù)，Redis、MQ作為中間件技術(shù)，系統(tǒng)測試采用白盒測試和黑盒測試方法。

參考文獻

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[3]徐冉.基于微服務(wù)架構(gòu)的秒殺系統(tǒng)服務(wù)端設(shè)計與實現(xiàn)[D].南京:東南大學(xué),2020.

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