從構建分佈式秒殺系統聊聊WebSocket推送通知

前言

秒殺架構到後期，我們採用了消息隊列的形式實現搶購邏輯，那麼之前拋出過這樣一個問題：消息隊列異步處理完每個用戶請求後，如何通知給相應用戶秒殺成功？

場景映射

首先，我們舉一個生活中比較常見的例子：我們去銀行辦理業務，一般會選擇相關業務打印一個排號紙，然後就可以坐在小板凳上玩着手機，等待被小喇叭報號。當小喇叭喊到你所持有的號碼，就可以拿着排號紙去櫃檯辦理自己的業務。

這裏，假設當我們取排號紙的時候，銀行根據時間段內的排隊情況，比較人性化的提示用戶：排隊人數較多，您是否繼續等待？否的話我們可以換個時間段再來辦理。

由此我們把生活場景映射到真實的秒殺業務邏輯中來：

• 我們可以把櫃檯比喻成商品下單處理邏輯單元
• 拿到排號紙說明你進入相應商品處理隊列
• 拿到排號紙的請求直接返回前臺，提示用戶搶購進行中
• 排號紙進入隊列後，等待商品業務處理邏輯
• 小喇叭叫到自己的排號相當於服務端通知用戶秒殺成功，這時候可以進行支付邏輯
• 那些拿不到票號的同學，相當於隊列已滿直接返回秒殺失敗

解決方案

通過上面的場景，我們很容易能夠想到一種方案就是服務端通知，那麼如何做到服務端異步通知的呢？下面，主角開始登場了，就是我們的Websocket。

WebSocket是HTML5開始提供的一種瀏覽器與服務器間進行全雙工通訊的網絡技術。依靠這種技術可以實現客戶端和服務器端的長連接，雙向實時通信。

特點:

• 異步、事件觸發
• 可以發送文本，圖片等流文件
• 數據格式比較輕量，性能開銷小，通信高效
• 使用ws或者wss協議的客戶端socket，能夠實現真正意義上的推送功能

缺點：

• 部分瀏覽器不支持，瀏覽器支持的程度與方式有區別，需要各種兼容寫法。

集成案例

由於我們的秒殺架構項目案例中使用了SpringBoot，因此集成webSocket也是相對比較簡單的。

首先pom.xml引入以下依賴：

<!-- webSocket 秒殺通知-->
<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-websocket</artifactId>
</dependency>

WebSocketConfig 配置：

/**
 * WebSocket配置
 * 創建者  爪哇筆記
 * 創建時間 2018年5月29日
 */
@Configuration  
public class WebSocketConfig {  
    @Bean  
    public ServerEndpointExporter serverEndpointExporter() {  
        return new ServerEndpointExporter();  
    }  
} 

WebSocketServer 配置：

@ServerEndpoint("/websocket/{userId}")
@Component
public class WebSocketServer {
    private final static Logger log = LoggerFactory.getLogger(WebSocketServer.class);
    //靜態變量，用來記錄當前在線連接數。應該把它設計成線程安全的。
    private static int onlineCount = 0;
    //concurrent包的線程安全Set，用來存放每個客戶端對應的MyWebSocket對象。
    private static CopyOnWriteArraySet<WebSocketServer> webSocketSet = new CopyOnWriteArraySet<WebSocketServer>();

    //與某個客戶端的連接會話，需要通過它來給客戶端發送數據
    private Session session;

    //接收userId
    private String userId="";
    /**
     * 連接建立成功調用的方法*/
    @OnOpen
    public void onOpen(Session session,@PathParam("userId") String userId) {
        this.session = session;
        webSocketSet.add(this);     //加入set中
        addOnlineCount();           //在線數加1
        log.info("有新窗口開始監聽:"+userId+",當前在線人數爲" + getOnlineCount());
        this.userId=userId;
        try {
             sendMessage("連接成功");
        } catch (IOException e) {
            log.error("websocket IO異常");
        }
    }

    /**
     * 連接關閉調用的方法
     */
    @OnClose
    public void onClose() {
        webSocketSet.remove(this);  //從set中刪除
        subOnlineCount();           //在線數減1
        log.info("有一連接關閉！當前在線人數爲" + getOnlineCount());
    }

    /**
     * 收到客戶端消息後調用的方法
     * @param message 客戶端發送過來的消息*/
    @OnMessage
    public void onMessage(String message, Session session) {
        log.info("收到來自窗口"+userId+"的信息:"+message);
        //羣發消息
        for (WebSocketServer item : webSocketSet) {
            try {
                item.sendMessage(message);
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    /**
     * @param session
     * @param error
     */
    @OnError
    public void onError(Session session, Throwable error) {
        log.error("發生錯誤");
        error.printStackTrace();
    }
    /**
     * 實現服務器主動推送
     */
    public void sendMessage(String message) throws IOException {
        this.session.getBasicRemote().sendText(message);
    }
    /**
     * 羣發自定義消息
     * */
    public static void sendInfo(String message,@PathParam("userId") String userId){
        log.info("推送消息到窗口"+userId+"，推送內容:"+message);
        for (WebSocketServer item : webSocketSet) {
            try {
                //這裏可以設定只推送給這個userId的，爲null則全部推送
                if(userId==null) {
                    item.sendMessage(message);
                }else if(item.userId.equals(userId)){
                    item.sendMessage(message);
                }
            } catch (IOException e) {
                continue;
            }
        }
    }

    public static synchronized int getOnlineCount() {
        return onlineCount;
    }

    public static synchronized void addOnlineCount() {
        WebSocketServer.onlineCount++;
    }

    public static synchronized void subOnlineCount() {
        WebSocketServer.onlineCount--;
    }
}

KafkaConsumer 消費配置，通知用戶是否秒殺成功：

/**
 * 消費者 spring-kafka 2.0 + 依賴JDK8
 * @author 科幫網 By https://blog.52itstyle.com
 */
@Component
public class KafkaConsumer {
    @Autowired
    private ISeckillService seckillService;

    private static RedisUtil redisUtil = new RedisUtil();
    /**
     * 監聽seckill主題,有消息就讀取
     * @param message
     */
    @KafkaListener(topics = {"seckill"})
    public void receiveMessage(String message){
        //收到通道的消息之後執行秒殺操作
        String[] array = message.split(";"); 
        if(redisUtil.getValue(array[0])!=null){//control層已經判斷了，其實這裏不需要再判斷了
            Result result = seckillService.startSeckil(Long.parseLong(array[0]), Long.parseLong(array[1]));
            if(result.equals(Result.ok())){
                WebSocketServer.sendInfo(array[0].toString(), "秒殺成功");//推送給前臺
            }else{
                WebSocketServer.sendInfo(array[0].toString(), "秒殺失敗");//推送給前臺
                redisUtil.cacheValue(array[0], "ok");//秒殺結束
            }
        }else{
            WebSocketServer.sendInfo(array[0].toString(), "秒殺失敗");//推送給前臺
        }
    }
}

webSocket.js 前臺通知邏輯：

$(function(){
    socket.init();
});
var basePath = "ws://localhost:8080/seckill/";
socket = {
    webSocket : "",
    init : function() {
        //userId：自行追加
        if ('WebSocket' in window) {
            webSocket = new WebSocket(basePath+'websocket/1'); 
        } 
        else if ('MozWebSocket' in window) {
            webSocket = new MozWebSocket(basePath+"websocket/1");
        } 
        else {
            webSocket = new SockJS(basePath+"sockjs/websocket");
        }
        webSocket.onerror = function(event) {
            alert("websockt連接發生錯誤，請刷新頁面重試!")
        };
        webSocket.onopen = function(event) {

        };
        webSocket.onmessage = function(event) {
            var message = event.data;
            alert(message)//判斷秒殺是否成功、自行處理邏輯
        };
    }
}

客戶端API

客戶端與服務器通信

• send() 向遠程服務器發送數據
• close() 關閉該websocket鏈接

監聽函數　

• onopen 當網絡連接建立時觸發該事件
• onerror 當網絡發生錯誤時觸發該事件
• onclose 當websocket被關閉時觸發該事件
• onmessage 當websocket接收到服務器發來的消息的時觸發的事件，也是通信中最重要的一個監聽事件。msg.data

readyState屬性

這個屬性可以返回websocket所處的狀態。

• CONNECTING(0) websocket正嘗試與服務器建立連接
• OPEN(1) websocket與服務器已經建立連接
• CLOSING(2) websocket正在關閉與服務器的連接
• CLOSED(3) websocket已經關閉了與服務器的連接

開源方案

goeasy

GoEasy實時Web推送，支持後臺推送和前臺推送兩種：後臺推送可以選擇Java SDK、 Restful API支持所有開發語言；前臺推送：JS推送。無論選擇哪種方式推送代碼都十分簡單（10分鐘可搞定）。由於它支持websocket 和polling兩種連接方式所以兼顧大多數主流瀏覽器，低版本的IE瀏覽器也是支持的。

地址：http://goeasy.io/

Pushlets

Pushlets 是通過長連接方式實現“推”消息的。推送模式分爲：Poll（輪詢）、Pull（拉）。

地址：http://www.pushlets.com/

Pushlet

Pushlet 是一個開源的 Comet 框架,Pushlet 使用了觀察者模型：客戶端發送請求，訂閱感興趣的事件；服務器端爲每個客戶端分配一個會話 ID 作爲標記，事件源會把新產生的事件以多播的方式發送到訂閱者的事件隊列裏。

地址：https://github.com/wjw465150/Pushlet

總結

其實前面有提過，儘管WebSocket有諸多優點，但是，如果服務端維護很多長連接也是挺耗費資源的，服務器集羣以及覽器或者客戶端兼容性問題，也會帶來了一些不確定性因素。大體瞭解了一下各大廠的做法，大多數都還是基於輪詢的方式實現的，比如：騰訊PC端微信掃碼登錄、京東商城支付成功通知等等。

有些小夥伴可能會問了，輪詢豈不是會更耗費資源？其實在我看來，有些輪詢是不可能穿透到後端數據庫查詢服務的，比如秒殺，一個緩存標記位就可以判定是否秒殺成功。相對於WS的長連接以及其不確定因素，在秒殺場景下，輪詢還是相對比較合適的。

思考

最後，思考一個問題：100件商品，假如有一萬人進行搶購，該如何設置隊列長度？

秒殺案例：https://gitee.com/52itstyle/spring-boot-seckill

參考

https://blog.52itstyle.com/archives/736/

https://www.xoriant.com/blog/mobility/websocket-web-stateful-now.html