【解决方案】Java 互联网项目中消息通知系统的设计与实现（下）

2024-08-05 08:15 由 CodeBlogMan 发表于 #后端开发

前言
四、技术选型
五、后端接口设计
- 5.1业务系统接口
- 5.2App 端接口
六、关键逻辑实现
本篇小结

前言

书接上回，消息通知系统（notification-system）作为一个独立的微服务，完整地负责了 App 端内所有消息通知相关的后端功能实现。该系统既需要与文章系统、订单系统、会员系统等相关联，也需要和其它业务系统相关联，是一个偏底层的通用服务系统。

App 端内的消息通知类型常见有这几项：评论通知、点赞通知、收藏通知、订单通知、活动通知、个人中心相关通知等。该系统在可拓展性、高性能、较高可用性、数据一致性等方面有较高要求，最终目的是提升用户粘性、加强 App 与用户的互动、支撑核心业务的发展。

文章的（上）篇将从需求分析、数据模型设计、关键流程设计这 3 部分来说明，（下）篇将从技术选型、后端接口设计、关键逻辑实现这 3 部分来进行说明。

四、技术选型

我将该系统需要使用到的关键技术选型做成表格，方便梳理：

说明：

可以用 Spirng Cloud 或者 Spirng Cloud Alibaba，哪个习惯用哪个，只要是能打包成一个可运行的微服务即可；
也可以用非关系型数据库如 MongoDB 来代替 MySQL，表与表之间的关系不密切的前提下，性能会更高；
Redis 拿来做缓存中间件去存储非结构化的一些数据是非常合适的，很多场景下，突出的性能和便捷的 API 是它的优势；
MQ 其实是选用的，适合较为复杂的项目拿来异步/解耦，既可以 kafka 也可以 RabbitMQ，RocketMQ 是阿里亲生的，控制台用起来也方便；
其它开源依赖最好使用 apache 的顶级项目或者 Spring 官方的，像 hutool 这种第三方的包其实不太推荐，安全风险可能会比较高。

五、后端接口设计

作为一个偏底层的公共服务，基本上都会先由上游的业务系统进行调用，再服务于用户（即 App 端）。下面设计两个 Controller 分别针对业务端和 App 端，大家可以先参考一下接口规范，也写了总体的思路注释，关键逻辑会在下一节再展开讲。

5.1业务系统接口

暴露给业务系统的有 3 个接口：

获取通知配置
发送通知
撤回通知

@RestController
@RequestMapping("notice/api")
public class NoticeApiController {

    @Resource
    private NotificationService notificationService;

    /**
     * 新增通知，业务系统用
     * @param dto
     * @return 消息系统唯一 id
     */
    @PostMapping("/add")
    public Response<Long> addNotice(@Valid @RequestBody AddNoticeDTO dto){
        //业务方调用该接口前需要先根据 sourceId 确认来源，实现就是先入数据库，再入 Redis
        return ResponseBuilder.buildSuccess(this.notificationService.addNotice(dto));
    }

    /**
     * 撤回通知（同批量撤回），业务系统用
     * @param idList，需要撤回的消息主键 id 集合
     * @return 是否成功：true-成功，false-失败
     */
    @PostMapping("/recall")
    public Response<Boolean> recallNotice(@RequestBody List<Long> idList){
        //撤回只需要考虑先更新数据库，后更新 Redis
        return ResponseBuilder.buildSuccess(this.notificationService.recallNotice(idList));
    }

    /**
     * 获取通知配置
     * @param sourceId 业务系统标识
     * @return 配置详情信息
     */
    @GetMapping("/getNoticeConfig")
    public Response<NotificationConfig> getNoticeConfig(@RequestParam(value = "noticeId") String sourceId){
        //每个业务系统调用前需要校验通知配置，以防非法调用
        return ResponseBuilder.buildSuccess(this.notificationService.getNoticeConfig(sourceId));
    }
    
}

5.2App 端接口

开放给 App 端使用的有 2 个接口：

获取用户未读消息总数
获取用户消息列表

@RestController
@RequestMapping("notice/app")
public class NoticeAppController {

    @Resource
    private NotificationService notificationService;

    /**
     * 获取用户未读消息总数
     */
    @Auth
    @GetMapping("/num")
    public Response<NoticeNumVO> getMsgNum() {
        //App 端的用户唯一 uuid
        String userUuid = "";
        return ResponseBuilder.buildSuccess(this.notificationService.getMsgNum(userUuid));
    }

    /**
     * 获取用户消息列表
     *
     * @param queryDate：查询时间 queryDate
     * @param pageIndex：页码，1开始
     * @param pageSize：每页大小
     * @param superType：消息父类型，1-评论、点赞、系统消息，2-通知，3-私信，4-客服消息
     */
    @Auth
    @GetMapping("/list/{queryDate}/{pageIndex}/{pageSize}/{superType}")
    public Response<List<Notification>> getNoticeList(@PathVariable String queryDate, @PathVariable Integer pageIndex,
                                                      @PathVariable Integer pageSize, @PathVariable Integer superType) throws ParseException {
        //App 端的用户唯一 uuid
        String userUuid = "";
        Date dateStr = DateUtils.parseDate(queryDate, new String[]{"yyyyMMddHHmmss"});
        return ResponseBuilder.buildSuccess(this.notificationService.getNoticeList(userUuid, dateStr, pageIndex, pageSize, superType));
    }

}

六、关键逻辑实现

本小节会针对 APP 端的两个接口进行详细讲解，未读消息数和消息列表的实现需要 Redis + MySQL 的紧密配合。

6.1Redis存储结构

下面先着重介绍一下本系统的 Redis 缓存结构设计，全局只使用 Hash 结构，新增消息时+1，撤回消息时-1，已读消息时做算术更新：

Redis-Hash 结构

说明：

Redis-key 是固定 String 常量 "sysName.notice.num.key"；
Hash-key 为 App 端用户唯一的 userUuid；
Hash-value 为该用户接收的消息总数，新增 +1，撤回 -1。

如果大家对于 Redis 的基本结构还不太了解，参考下我的这篇博客：https://www.cnblogs.com/CodeBlogMan/p/17816699.html

下面是关键实现步骤的代码示例：

新增消息

    //先入 MySQL
    Notification notification = this.insertNotice(dto);
    //再入 Redis
    redisTemplate.opsForHash().increment(RedisKey, dto.getTargetUserUuid(), 1);

撤回消息

    //先更新 MySQL
    this.updateById(notification);
    //再更新 Redis
    redisTemplate.opsForHash().increment(RedisKey, userUuid, -1);

注意：

写操作和更新操作都是先操作数据库，然后再同步入 Redis。原因：数据库里的数据是源头，且存的是结构化的持久性数据；Redis 只是作为缓存，发挥 Redis 读取速度快的优点，存储的是一些 size 不大的热点数据。

6.2已读消息处理

已读和未读其实就是两种状态，Redis 里一开始存储的都是未读数，当用户点击查看列表时，前端会调用后端的消息列表接口，消息列表直接查数据库（记录了已读和未读状态），此时同步更新 Redis 里的未读消息数，那么此时：未读消息数 = Redis总数 - MySQL已读消息数。

下面的代码说得比较清楚了：

查询未读消息数

    Integer num;
    //先读 redis，没有再读数据库，最后再把数据库读出的放回 redis
    num = (Integer) redisTemplate.opsForHash().get(RedisKey, userUuid);
    //防止一开始新增通知的时候没放进 redis 里，null 表示什么都没有，而不是 0
    if (Objects.nonNull(num)) {
        msgNumVO.setMsgNum(num);
    }else {
        num = this.getNoticeNum(userUuid, queryDate);
        log.info("缓存中没有未读消息总数，查数据库：{}", num);
        msgNumVO.setMsgNum(num);
        //放入缓存，取出什么放什么
        redisTemplate.opsForHash().put(RedisKey, userUuid, num);
    }
return num;

查询消息列表

 wrapper.eq(Notification::getTargetUserUuid, userUuid)
        .eq(Notification::getSuperType, superType)
        .eq(Notification::getMsgStatus, StatusEnum.TRUE.getType())
        .le(Notification::getCreateTime, dateTime)
        .orderByDesc(Notification::getCreateTime);
    List<Notification> queryList = pageInfo.getResult();
    //查询后即要同步去更新数据库中该类型下的消息为已读
    this.updateListBySuperType(wrapper);
    long isReadNum;
    isReadNum = queryList.stream().filter(val -> NumberUtils.INTEGER_ZERO.equals(val.getIsRead())).count();
    //关键的一步，同步更新 redis 里的未读消息数
    Integer redisNum = (Integer) redisTemplate.opsForHash().get(RedisKey.INITIAL_NOTICE_NUM_PERFIX, userUuid);
    //要先判断 redis 里是否为 null，和 0 不一样
    int hv = Objects.isNull(redisNum) ? 0 : (int) (redisNum - isReadNum);
    redisTemplate.opsForHash().put(RedisKey, userUuid, Math.max(hv, 0));
return queryList;

6.3缓存定时清除

由于在上述的 redis-hash 结构中并没有加入 expire 过期时间，那么显而易见的是这个结构随着时间增加会越来越大，最终导致形成一个大key，给 redis 的读/写性能带来影响。
所以这里需要给出一个方案来解决这个问题，我的核心思路是：

每当写redis计数的时候同时用另一个 key 记操作时间，每10分钟执行一次定时任务；
逐一将时间 key 的 value (即操作时间)根据 uuid 拿出来，如果当前系统时间 - 该uuid的操作时间>3600ms（即一个小时）那么就将该 uuid 的数据删除；
下次调接口先读数据库，再写进 redis 里面，具体看代码。

@Component
@Slf4j
public class HandleNoticeCache {
    private static final Long FLAG_TIME = 3600L;
    @Resource
    private RedisTemplate redisTemplate;
    @Scheduled(cron = " * 0/10 * * * ? ")
    public void deleteNoticeCache(){
        HashOperations<String, String, Integer> hashOperations = redisTemplate.opsForHash();
        //通知操作的全部 uuid，数据量一大可能导致 OOM
        Set<String> uuidList = hashOperations.keys(RedisKey.NOTICE_NUM_TIME);
        if (CollectionUtils.isNotEmpty(uuidList)){
            uuidList.forEach(val -> {
                Integer operateTime = hashOperations.get(RedisKey.NOTICE_NUM_TIME, val);
                if (Objects.nonNull(operateTime)){
                    //当前系统时间-操作的记录时间
                   long resultTime =  System.currentTimeMillis() - operateTime;
                   if (resultTime > FLAG_TIME){
                       hashOperations.delete(RedisKey.NOTICE_NUM_PERFIX, val);
                       log.info("删除通知的 uuid 为：{}", val);
                       hashOperations.delete(RedisKey.COMMENT_NUM_PERFIX, val);
                       log.info("删除评论通知的 uuid 为：{}", val);
               }
                }
            });
        }
    }

}

本篇小结

到这里关于互联网消息通知系统的设计与实现就分享完了，至于源码我看在周末或者假期有没有时间发出来，之后自己的个人 git 开源仓库应该已经建设好了。

文章如有错误和不足，还望指正，同时也欢迎大家在评论区说出自己的想法！