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用户积分和积分排行榜功能微服务实现_积分排行榜软件架构

作者：笔触狂放9 | 2024-02-27 12:17:17

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积分排行榜软件架构

文章目录

需求分析

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什么是积分

在互联网应用中经常会有积分的概念，会员积分是一种成长手段，就像游戏中的等级一样，通过积分叠加，让用户深刻感受到自己的价值在提升。
积分的诞生远早于互联网产品，积分从本质上讲是衡量用户消费或贡献行为的标尺，是维护忠诚度的一个重要手段。

  • 在积分运营中，积分一般作为商家向会员或顾客发行的虚拟货币而存在。用户通过特定行为获取积分，再通过积分兑换奖品、优惠券、特权等商品来消耗积分。
  • 在电商体系中，要获取更多积分往往需要产生更多消费额，而获得的积分又可以在消费时抵扣部分现金，这方面主要的代表是京东的京豆。
  • 在兴趣社区中，用户发表越多精华帖子、参与越多互动，就能获得越多积分，积分不仅与社区内的虚拟身份等级挂钩，也能用来解锁某些特权或兑换社区周边。

积分的获取

积分获取的设计主要包括两部分：一是确定哪些行为可以获取积分；二是确定积分兑换比例。
以增长黑客模型（AARRR）作为目标基础，奖励的行为可以一般分为四个维度：打开、活跃、消费、传播。

  • 打开。很多APP之所以设置签到领积分的功能，主要是因为打开是所有用户行为的基础。此外有些APP还会设置连续签到还能获得递增的积分奖励，很多游戏就采用每日签到领奖品的方式保持用户的打开习惯。比签到门槛更低的是每日登录，只要打开app，无需点击任何按钮就能获得积分。
  • 活跃。只有打开还不够，为了让新用户快速了解产品，形成用户粘性，活跃维度的积分奖励一般远高于打开。一般社区类产品，一般会将UGC相关行为设置很高的积分奖励，尤其是精华UGC内容。
  • 消费。一般电商类产品会尤其注重消费指标，消费获得的积分一般都可以方便折算出回馈比例，给消费者下次消费时的抵扣现金，用来鼓励用户复购。
  • 传播。为了提升产品自传播，鼓励用户分享平台内容，内容类产品往往会设置转发积分，让用户更有动力去分享平台优质内容，进而达到拉新效果。这方便比较有代表性的是趣头条的邀请好友模式。

为啥需要积分服务

企业一直以来的发展方式，大都离不开推陈出新、吸引新客户、拓展销售渠道，而随着企业地不断发展，企业往往会面临新品推广困难、拉新乏力、客户不活跃、复购率低等难以解决的痛点。而搭建积分商城，却可以帮助企业解决这些问题。

  1. 吸引新用户

企业可以设置多种积分获取途径，增加客户手上的积分数量，并在积分商城平台上设置多种不同类型的积分兑换方式，吸引新客户持续访问，并以新用户专享福利等方式，刺激用户完成首单转化(目的),拉动复购

  1. 激活老客户

对那些活跃度不高的老客户，可以采取积分赠送、签到送积分、发放优惠券等形式来进行唤醒，达到再次消费的目的。积分助力产生会员等级，等级为顾客带来不同权益，同时可以给消费者带来荣誉感和尊享感，满足消费者心理需求；

  1. 提升留存

企业可以借助积分这种载体，来强化客户权益，来让忠实的客户享受到一定的高折扣优惠以及积分兑换权益，对提升客户留存非常有帮助。

本文主要讲解一下两个功能设计与实现：

  1. 添加积分：添加用户积分（签到1天送10积分，连续签到2天送20积分，3天送30积分，4天以上均送50积分）
  2. 积分排行榜设计

数据库表


CREATE TABLE `t_user_points` (
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `fk_user_id` int(11) DEFAULT NULL COMMENT '用户id',
  `points` int(11) DEFAULT NULL COMMENT '积分',
  `types` int(11) DEFAULT NULL COMMENT '积分类型：0=签到，1=关注好友，2=添加评论，3=点赞商户',
  `is_valid` int(11) DEFAULT NULL COMMENT '是否有效 1=有效，0=无效',
  `create_date` datetime DEFAULT NULL COMMENT '创建时间',
  `update_date` datetime DEFAULT NULL COMMENT '更新时间',
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4  COLLATE=utf8mb4_general_ci ROW_FORMAT=COMPACT;

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创建 ms-points 积分微服务

pom文件引入相关依赖：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
         xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
    <parent>
        <artifactId>redis-seckill</artifactId>
        <groupId>com.zjq</groupId>
        <version>1.0-SNAPSHOT</version>
    </parent>
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>

    <artifactId>ms-points</artifactId>

    <dependencies>
        <!-- eureka client -->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-client</artifactId>
        </dependency>
        <!-- spring web -->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
        </dependency>
        <!-- mysql -->
        <dependency>
            <groupId>mysql</groupId>
            <artifactId>mysql-connector-java</artifactId>
        </dependency>
        <!-- spring data redis -->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
        </dependency>
        <!-- mybatis -->
        <dependency>
            <groupId>org.mybatis.spring.boot</groupId>
            <artifactId>mybatis-spring-boot-starter</artifactId>
        </dependency>
        <!-- commons 公共项目 -->
        <dependency>
            <groupId>com.zjq</groupId>
            <artifactId>commons</artifactId>
            <version>1.0-SNAPSHOT</version>
        </dependency>
        <!-- test 单元测试 -->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
            <scope>test</scope>
        </dependency>
    </dependencies>

</project>

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yml配置文件：

server:
  port: 7006 # 端口

spring:
  application:
    name: ms-points # 应用名
  # 数据库
  # 数据库
  datasource:
    driver-class-name: com.mysql.cj.jdbc.Driver
    username: root
    password: root
    url: jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/seckill?serverTimezone=Asia/Shanghai&characterEncoding=utf8&useUnicode=true&useSSL=false
  # Redis
  redis:
    port: 6379
    host: localhost
    timeout: 3000
    password: 123456
    database: 2
  # Swagger
  swagger:
    base-package: com.zjq.points
    title: 积分功能微服务API接口文档

# 配置 Eureka Server 注册中心
eureka:
  instance:
    prefer-ip-address: true
    instance-id: ${spring.cloud.client.ip-address}:${server.port}
  client:
    service-url:
      defaultZone: http://localhost:7000/eureka/

service:
  name:
    ms-oauth-server: http://ms-oauth2-server/
    ms-users-server: http://ms-users/

mybatis:
  configuration:
    map-underscore-to-camel-case: true # 开启驼峰映射

logging:
  pattern:
    console: '%d{HH:mm:ss} [%thread] %-5level %logger{50} - %msg%n'


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REST请求配置类和Redis配置类和全局异常处理：
RestTemplate 配置类：

package com.zjq.points.config;

import org.springframework.cloud.client.loadbalancer.LoadBalanced;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.http.MediaType;
import org.springframework.http.converter.json.MappingJackson2HttpMessageConverter;
import org.springframework.web.client.RestTemplate;

import java.util.Collections;

/**
 * RestTemplate 配置类
 * @author zjq
 *
 */
@Configuration
public class RestTemplateConfiguration {

    @LoadBalanced
    @Bean
    public RestTemplate restTemplate() {
        RestTemplate restTemplate = new RestTemplate();
        MappingJackson2HttpMessageConverter converter = new MappingJackson2HttpMessageConverter();
        converter.setSupportedMediaTypes(Collections.singletonList(MediaType.TEXT_PLAIN));
        restTemplate.getMessageConverters().add(converter);
        return restTemplate;
    }

}


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RedisTemplate配置类：

package com.zjq.points.config;

import com.fasterxml.jackson.annotation.JsonAutoDetect;
import com.fasterxml.jackson.annotation.PropertyAccessor;
import com.fasterxml.jackson.databind.ObjectMapper;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.data.redis.connection.RedisConnectionFactory;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
import org.springframework.data.redis.serializer.Jackson2JsonRedisSerializer;
import org.springframework.data.redis.serializer.StringRedisSerializer;

/**
 * RedisTemplate配置类
 *
 * @author zjq
 */
@Configuration
public class RedisTemplateConfiguration {

    /**
     * redisTemplate 序列化使用的jdkSerializeable, 存储二进制字节码, 所以自定义序列化类
     *
     * @param redisConnectionFactory
     * @return
     */
    @Bean
    public RedisTemplate<Object, Object> redisTemplate(RedisConnectionFactory redisConnectionFactory) {
        RedisTemplate<Object, Object> redisTemplate = new RedisTemplate<>();
        redisTemplate.setConnectionFactory(redisConnectionFactory);

        // 使用Jackson2JsonRedisSerialize 替换默认序列化
        Jackson2JsonRedisSerializer jackson2JsonRedisSerializer = new Jackson2JsonRedisSerializer(Object.class);

        ObjectMapper objectMapper = new ObjectMapper();
        objectMapper.setVisibility(PropertyAccessor.ALL, JsonAutoDetect.Visibility.ANY);
        jackson2JsonRedisSerializer.setObjectMapper(objectMapper);

        // 设置key和value的序列化规则
        redisTemplate.setValueSerializer(jackson2JsonRedisSerializer);
        redisTemplate.setKeySerializer(new StringRedisSerializer());

        redisTemplate.setHashKeySerializer(new StringRedisSerializer());
        redisTemplate.setHashValueSerializer(jackson2JsonRedisSerializer);

        redisTemplate.afterPropertiesSet();
        return redisTemplate;
    }


}


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新增用户积分功能

用户积分实体

/**
 * 用户积分实体
 * @author zjq
 */
@Getter
@Setter
public class UserPoints extends BaseModel {

    @ApiModelProperty("关联userId")
    private Integer fkUserId;
    @ApiModelProperty("积分")
    private Integer points;
    @ApiModelProperty(name = "类型",example = "0=签到，1=关注好友，2=添加Feed，3=添加商户评论")
    private Integer types;

}

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积分控制层

    /**
     * 添加积分
     *
     * @param userId 用户ID
     * @param points  积分
     * @param types   类型 0=签到，1=关注好友，2=添加Feed，3=添加商户评论
     * @return
     */
    @PostMapping
    public ResultInfo<Integer> addPoints(@RequestParam(required = false) Integer userId,
                                         @RequestParam(required = false) Integer points,
                                         @RequestParam(required = false) Integer types) {
        userPointsService.addPoints(userId, points, types);
        return ResultInfoUtil.buildSuccess(request.getServletPath(), points);
    }

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积分业务逻辑层

    /**
     * 添加积分
     *
     * @param userId 用户ID
     * @param points  积分
     * @param types   类型 0=签到，1=关注好友，2=添加Feed，3=添加商户评论
     */
    @Transactional(rollbackFor = Exception.class)
    public void addPoints(Integer userId, Integer points, Integer types) {
        // 基本参数校验
        AssertUtil.isTrue(userId == null || userId < 1, "用户不能为空");
        AssertUtil.isTrue(points == null || points < 1, "积分不能为空");
        AssertUtil.isTrue(types == null, "请选择对应的积分类型");

        // 插入数据库
        UserPoints userPoints = new UserPoints();
        userPoints.setFkUserId(userId);
        userPoints.setPoints(points);
        userPoints.setTypes(types);
        userPointsMapper.save(userPoints);
    }

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数据交互mapper层

    /**
     * 添加积分
     * @param userPoints  用户积分实体
     */
    @Insert("insert into t_user_points (fk_user_id, points, types, is_valid, create_date, update_date) " +
            " values (#{fkUserId}, #{points}, #{types}, 1, now(), now())")
    void save(UserPoints userPoints);

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网关 ms-gateway 服务添加积分微服务路由

spring:
  application:
    name: ms-gateway
  cloud:
    gateway:
      discovery:
        locator:
          enabled: true # 开启配置注册中心进行路由功能
          lower-case-service-id: true # 将服务名称转小写
      routes:
        # 积分服务路由
        - id: ms-points
          uri: lb://ms-points
          predicates:
            - Path=/points/**
          filters:
            - StripPrefix=1

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用户服务中添加用户积分逻辑

在用户服务中添加 ms-points 服务的地址：


service:
  name:
    # oauth2 服务地址
    ms-oauth-server: http://ms-oauth2-server/
    # 积分服务地址
    ms-points-server: http://ms-points/

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积分类型枚举 :

/**
 * 积分类型
 * @author zjq
 */
@Getter
public enum PointTypesConstant {

    sign(0),
    follow(1),
    feed(2),
    review(3)
    ;

    private int type;

    PointTypesConstant(int key) {
        this.type = key;
    }

}

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签到业务逻辑层调整，增加签到后积分变动：
在这里插入图片描述

    /**
     * 添加用户积分
     *
     * @param count         连续签到次数
     * @param signInUserId 登录用户id
     * @return 获取的积分
     */
    private int addPoints(int count, Integer signInUserId) {
        // 签到1天送10积分，连续签到2天送20积分，3天送30积分，4天以上均送50积分
        int points = 10;
        if (count == 2) {
            points = 20;
        } else if (count == 3) {
            points = 30;
        } else if (count >= 4) {
            points = 50;
        }
        // 调用积分接口添加积分
        // 构建请求头
        HttpHeaders headers = new HttpHeaders();
        headers.setContentType(MediaType.APPLICATION_FORM_URLENCODED);
        // 构建请求体（请求参数）
        MultiValueMap<String, Object> body = new LinkedMultiValueMap<>();
        body.add("userId", signInUserId);
        body.add("points", points);
        body.add("types", PointTypesConstant.sign.getType());
        HttpEntity<MultiValueMap<String, Object>> entity = new HttpEntity<>(body, headers);
        // 发送请求
        ResponseEntity<ResultInfo> result = restTemplate.postForEntity(pointsServerName,
                entity, ResultInfo.class);
        AssertUtil.isTrue(result.getStatusCode() != HttpStatus.OK, "登录失败！");
        ResultInfo resultInfo = result.getBody();
        if (resultInfo.getCode() != ApiConstant.SUCCESS_CODE) {
            // 失败了, 事物要进行回滚
            throw new ParameterException(resultInfo.getCode(), resultInfo.getMessage());
        }
        return points;
    }

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项目测试

id为6的用户发起签到：
在这里插入图片描述

查看数据库和redis可以发现用户积分已经增加：
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

积分排行榜TopN(关系型数据库)

  • 读取数据库中积分，排行榜取TopN，显示字段有：用户id、用户昵称、头像、总积分以及排行榜
  • 需要标记当前登录用户的排行情况

构造数据

通过如下方法，初始化两万条积分和用户记录：

    // 初始化 2W 条积分记录
    @Test
    void addPoints() throws Exception {
        List<Map<Integer, Integer[]>> dinerInfos = Lists.newArrayList();
        for (int i = 1; i <= 2000; i++) {
            for (int j = 0; j < 10; j++) {
                super.mockMvc.perform(MockMvcRequestBuilders.post("/")
                        .contentType(MediaType.APPLICATION_FORM_URLENCODED)
                        .param("userId", i + "")
                        .param("points", RandomUtil.randomNumbers(2))
                        .param("types", "0")
                ).andExpect(MockMvcResultMatchers.status().isOk()).andReturn();
            }
        }
    }

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其实这个类似于一张日志表，因此数据量是非常庞大的，当我们想要统计用户积分做排行榜的的时候，比如：获取积分排行榜Top20，显示字段有：用户id、用户昵称、头像、总积分以及排行榜
获取积分排行榜TOP20：

SELECT
	t1.fk_user_id AS id,
	sum( t1.points ) AS total,
	rank() over (ORDER BY sum( t1.points ) DESC) AS ranks,
	t2.nickname,
	t2.avatar_url 
FROM
	t_user_points t1
	LEFT JOIN t_users t2 ON t1.fk_user_id = t2.id 
WHERE
	t1.is_valid = 1 
	AND t2.is_valid = 1 
GROUP BY
	t1.fk_user_id 
ORDER BY
	total DESC 
	LIMIT 20

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获取当前登录用户的排行情况：

SELECT id, total, ranks, nickname, avatar_url FROM (
SELECT t1.fk_user_id AS id, 
sum( t1.points ) AS total,
rank () over ( ORDER BY sum( t1.points ) DESC ) AS ranks,
t2.nickname, t2.avatar_url 
FROM t_user_points t1 LEFT JOIN t_users t2 ON t1.fk_user_id = t2.id 
WHERE t1.is_valid = 1 AND t2.is_valid = 1 
GROUP BY t1.fk_user_id 
ORDER BY total DESC ) r 
WHERE id = '6';

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这种方式看上去比较简单，如果数据量小的话运行应该也没有什么大问题，但如果当数据量超过一定量以后，就会出现很大的延迟，毕竟MySQL查询是要消耗大量的IO的。我们后面可以测试一下。

用户积分排名对象

/**
* 用户积分总排行榜
* @author zjq
*/
@ApiModel(description = "用户积分总排行榜")
    @Getter
    @Setter
    public class UserPointsRankVO extends ShortUserInfo {

        @ApiModelProperty("总积分")
        private Integer total;

        @ApiModelProperty("排名")
        private Integer ranks;

        @ApiModelProperty(value = "是否是自己", example = "0=否，1=是")
        private Integer isMe;

    }

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积分控制层

    /**
     * 查询前 20 积分排行榜，同时显示用户排名 -- MySQL
     *
     * @param access_token
     * @return
     */
    @GetMapping
    public ResultInfo findDinerPointsRank(String access_token) {
        List<UserPointsRankVO> ranks = userPointsService.findDinerPointRank(access_token);
        return ResultInfoUtil.buildSuccess(request.getServletPath(), ranks);
    }

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积分业务逻辑层

    /**
     * 查询前 20 积分排行榜，并显示个人排名 -- MySQL
     *
     * @param accessToken
     * @return
     */
    public List<UserPointsRankVO> findDinerPointRank(String accessToken) {
        // 获取登录用户信息
        SignInUserInfo SignInUserInfo = loadSignInUserInfo(accessToken);
        // 统计积分排行榜
        List<UserPointsRankVO> ranks = userPointsMapper.findTopN(TOPN);
        if (ranks == null || ranks.isEmpty()) {
            return Lists.newArrayList();
        }
        // 根据 key：用户 ID value：积分信息 构建一个 Map
        Map<Integer, UserPointsRankVO> ranksMap = new LinkedHashMap<>();
        for (int i = 0; i < ranks.size(); i++) {
            ranksMap.put(ranks.get(i).getId(), ranks.get(i));
        }
        // 判断个人是否在 ranks 中，如果在，添加标记直接返回
        if (ranksMap.containsKey(SignInUserInfo.getId())) {
            UserPointsRankVO myRank = ranksMap.get(SignInUserInfo.getId());
            myRank.setIsMe(1);
            return Lists.newArrayList(ranksMap.values());
        }
        // 如果不在 ranks 中，获取个人排名追加在最后
        UserPointsRankVO myRank = userPointsMapper.findUserRank(SignInUserInfo.getId());
        myRank.setIsMe(1);
        ranks.add(myRank);
        return ranks;
    }

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数据交互Mapper层

    /**
     * 查询积分排行榜 TOPN
     * @param top  前多少名
     * @return 排行榜集合
     */
    @Select("SELECT t1.fk_user_id AS id, " +
            " sum( t1.points ) AS total, " +
            " rank () over ( ORDER BY sum( t1.points ) DESC ) AS ranks," +
            " t2.nickname, t2.avatar_url " +
            " FROM t_user_points t1 LEFT JOIN t_users t2 ON t1.fk_user_id = t2.id " +
            " WHERE t1.is_valid = 1 AND t2.is_valid = 1 " +
            " GROUP BY t1.fk_user_id " +
            " ORDER BY total DESC LIMIT #{top}")
    List<UserPointsRankVO> findTopN(@Param("top") int top);


    /**
     * 根据用户 ID 查询当前用户的积分排名
     * @param userId 用户id
     * @return 用户积分实体
     */
    @Select("SELECT id, total, ranks, nickname, avatar_url FROM (" +
            " SELECT t1.fk_user_id AS id, " +
            " sum( t1.points ) AS total, " +
            " rank () over ( ORDER BY sum( t1.points ) DESC ) AS ranks," +
            " t2.nickname, t2.avatar_url " +
            " FROM t_user_points t1 LEFT JOIN t_users t2 ON t1.fk_user_id = t2.id " +
            " WHERE t1.is_valid = 1 AND t2.is_valid = 1 " +
            " GROUP BY t1.fk_user_id " +
            " ORDER BY total DESC ) r " +
            " WHERE id = #{userId}")
    UserPointsRankVO findUserRank(@Param("userId") int userId);

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因为t_user_points本质上是一张日志表，记录了所有用户的积分记录，因此直接去数据库统计的话会有如下问题：

  • SQL编写复杂；
  • 数据量大，执行统计SQL慢；
  • 高并发下会拖累其他业务表的操作，导致系统变慢；

下篇博客我将讲解如何通过Redis来实现积分排行榜，提高并发性能和吞吐量。

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