SpringBoot與Hazelcast整合，實現雙11大促情景下購物車數據同步與自動故障轉移

作者：Java知識日歷 2025-03-14 08:35:27

開發前端

在節假日和促銷期間，系統需要處理大量的并發請求。現有的購物車系統往往存在性能瓶頸和數據一致性問題，所以，我們現在需要一個高效的解決方案來解決這些問題。

哪些公司使用了Hazelcast？

Uber

用途: Uber在其移動應用和后臺服務中使用Hazelcast來緩存頻繁訪問的數據。
優勢: Hazelcast的高效數據存儲和快速讀寫能力提高了系統的整體性能。

Adobe

用途: Adobe在其數字營銷平臺中使用Hazelcast來管理用戶會話和緩存。
優勢: Hazelcast的靈活性和可擴展性使其能夠適應不斷變化的業務需求。

eBay

用途: eBay使用Hazelcast來管理會話狀態和緩存，支持其全球范圍內的流量。
優勢: Hazelcast的水平擴展能力和數據一致性保障使其成為理想的解決方案。

PayPal

用途: PayPal使用Hazelcast來加速交易處理和提高支付系統的響應速度。
優勢: Hazelcast的強一致性和可靠性保證了金融交易的安全性和準確性。

Netflix

用途: Netflix使用Hazelcast來緩存推薦系統中的數據，提高推薦算法的響應速度和準確性。
優勢: Hazelcast的高性能和低延遲特性非常適合處理大規模的數據訪問需求。

用途: LinkedIn利用Hazelcast進行會話管理和緩存，提升用戶體驗。
優勢: Hazelcast的分布式特性和自動故障轉移功能確保了系統的高可用性。

Telenor

用途: Telenor（挪威最大的電信運營商之一）使用Hazelcast來優化其網絡基礎設施和服務。
優勢: Hazelcast的高可用性和數據同步功能提升了電信服務的質量和效率。

Bosch

用途: Bosch在其工業自動化系統中使用Hazelcast來管理和分析傳感器數據。
優勢: Hazelcast的實時數據處理能力幫助Bosch實現了高效的工業物聯網解決方案。

我們項目選擇Hazelcast的原因

并發處理

線程安全: 內置的并發控制機制，支持高并發環境下的數據一致性。
低延遲: 設計優化以減少延遲，提升整體系統性能。

分布式緩存

實時數據訪問: Hazelcast提供內存級別的數據存儲，確保快速的數據讀寫操作。
自動分片: 數據自動分布在多個節點上，支持水平擴展，輕松應對大規模數據。

強一致性模型

分布式鎖: 提供分布式鎖機制，確保數據操作的一致性。
復制和備份: 數據在多個節點之間進行復制和備份，防止數據丟失。

自動故障轉移

健康檢查: 集成Spring Boot Actuator進行健康檢查，自動檢測節點狀態。
數據遷移: 當某個節點宕機時，Hazelcast會自動將數據遷移到其他可用節點，確保服務連續性。

數據結構

IMap: 類似于Java中的HashMap，支持高效的鍵值對存儲。
IQueue: 支持分布式隊列，適用于消息傳遞場景。
MultiMap: 支持一個鍵對應多個值的映射關系。

查詢和聚合

SQL查詢: 支持類似SQL的查詢語法，方便復雜的數據檢索。
聚合函數: 提供內置的聚合函數，簡化數據分析任務。

開源免費

開源許可證: Hazelcast Community Edition完全免費，適合中小型企業和個人開發者。
企業版優勢: 企業版提供更多高級功能和商業支持，可根據需求選擇合適的版本。

實現思路

1. 數據同步

功能描述: 使用Hazelcast的分區表（Partitioned Map）技術，確保用戶在多個服務器節點間操作購物車數據時的一致性。
實現方式: Hazelcast會自動管理和同步數據，即使在多臺服務器之間也能保持數據的一致性。

2. 自動故障轉移

功能描述: 結合Spring Boot Actuator進行健康檢查，當某個節點發生故障時，自動將該節點上的會話數據遷移到其他可用節點，避免用戶因服務器宕機而丟失購物車信息。
實現方式: Spring Boot Actuator提供健康檢查端點，Hazelcast負責數據遷移。

代碼實操

<dependencies>
    <!-- Spring Boot Starter Web -->
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
    </dependency>

    <!-- Hazelcast Integration for Spring Boot -->
    <dependency>
        <groupId>com.hazelcast</groupId>
        <artifactId>hazelcast-spring-boot-starter</artifactId>
        <version>5.3.0</version>
    </dependency>

    <!-- Spring Boot Actuator for Health Checks -->
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-actuator</artifactId>
    </dependency>
</dependencies>

健康檢查配置 (application.properties)

配置啟用Actuator的健康檢查功能

management.endpoints.web.exposure.include=*

啟動類

package com.example.shoppingcart;

import com.hazelcast.config.Config;
import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.context.annotation.Bean;

@SpringBootApplication
publicclass ShoppingCartApplication {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(ShoppingCartApplication.class, args);
    }

    // 配置Hazelcast實例
    @Bean
    public Config hazelCastConfig() {
        returnnew Config()
                .setInstanceName("shopping-cart-instance") // 設置Hazelcast實例名稱
                .addMapConfig(new com.hazelcast.config.MapConfig()
                        .setName("users")); // 添加一個名為"users"的分區表（IMap）
    }
}

User 類

package com.example.shoppingcart.model;

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

publicclass User {
    private String userId; // 用戶ID
    private Map<String, CartItem> cartItems; // 購物車中的商品，鍵為商品ID，值為CartItem對象

    public User(String userId) {
        this.userId = userId;
        this.cartItems = new HashMap<>();
    }

    public String getUserId() {
        return userId;
    }

    public Map<String, CartItem> getCartItems() {
        return cartItems;
    }
}

CartItem 類

package com.example.shoppingcart.model;

publicclass CartItem {
    private String itemId; // 商品ID
    privateint quantity; // 商品數量

    public CartItem(String itemId, int quantity) {
        this.itemId = itemId;
        this.quantity = quantity;
    }

    public String getItemId() {
        return itemId;
    }

    public int getQuantity() {
        return quantity;
    }

    public void setQuantity(int quantity) {
        this.quantity = quantity;
    }
}

數據訪問層

package com.example.shoppingcart.repository;

import com.example.shoppingcart.model.CartItem;
import com.example.shoppingcart.model.User;
import com.hazelcast.core.HazelcastInstance;
import com.hazelcast.map.IMap;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Repository;

@Repository
publicclass UserRepository {

    privatefinal IMap<String, User> users; // 使用Hazelcast的IMap存儲用戶信息

    @Autowired
    public UserRepository(HazelcastInstance hazelcastInstance) {
        this.users = hazelcastInstance.getMap("users"); // 獲取名為"users"的IMap實例
    }

    public User getUser(String userId) {
        return users.get(userId); // 從IMap中獲取用戶信息
    }

    public void saveUser(User user) {
        users.put(user.getUserId(), user); // 將用戶信息保存到IMap中
    }

    public boolean containsUser(String userId) {
        return users.containsKey(userId); // 檢查是否存在指定用戶
    }

    public boolean containsItem(String userId, String itemId) {
        User user = getUser(userId);
        return user != null && user.getCartItems().containsKey(itemId); // 檢查用戶是否包含指定商品
    }

    public void addItemToCart(String userId, CartItem item) {
        User user = getUser(userId);
        if (user == null) {
            user = new User(userId);
        }
        user.getCartItems().put(item.getItemId(), item);
        saveUser(user);
    }

    public CartItem getItemFromCart(String userId, String itemId) {
        User user = getUser(userId);
        if (user != null) {
            return user.getCartItems().get(itemId);
        }
        returnnull;
    }

    public void removeItemFromCart(String userId, String itemId) {
        User user = getUser(userId);
        if (user != null && user.getCartItems().containsKey(itemId)) {
            user.getCartItems().remove(itemId);
            saveUser(user);
        }
    }

    public void clearCart(String userId) {
        User user = getUser(userId);
        if (user != null) {
            user.getCartItems().clear();
            saveUser(user);
        }
    }

    public Map<String, CartItem> getAllItemsInCart(String userId) {
        User user = getUser(userId);
        if (user != null) {
            return user.getCartItems();
        }
        returnnew HashMap<>();
    }
}

服務層

package com.example.shoppingcart.service;

import com.example.shoppingcart.model.CartItem;
import com.example.shoppingcart.model.User;
import com.example.shoppingcart.repository.UserRepository;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.http.ResponseEntity;
import org.springframework.stereotype.Service;

import javax.annotation.PostConstruct;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

@Service
class ShoppingCartService {

    privatefinal UserRepository userRepository;

    @Autowired
    public ShoppingCartService(UserRepository userRepository) {
        this.userRepository = userRepository;
    }

    @PostConstruct
    public void init() {
       
    }

    // 添加商品到購物車的方法
    public ResponseEntity<?> addItem(String userId, String itemId, int quantity) {
        if (userRepository.containsItem(userId, itemId)) {
            CartItem existingItem = userRepository.getItemFromCart(userId, itemId);
            existingItem.setQuantity(existingItem.getQuantity() + quantity);
            userRepository.saveUser(getUserWithUpdatedItem(userId, existingItem));
        } else {
            userRepository.addItemToCart(userId, new CartItem(itemId, quantity));
        }
        return ResponseEntity.ok("Item added to cart."); // 返回成功響應
    }

    // 獲取購物車中某個商品的信息
    public ResponseEntity<?> getItem(String userId, String itemId) {
        CartItem item = userRepository.getItemFromCart(userId, itemId);
        if (item == null) {
            return ResponseEntity.notFound().build(); // 如果用戶或商品不存在，返回404 Not Found
        }
        return ResponseEntity.ok(item); // 返回商品信息
    }

    // 從購物車中移除某個商品
    public ResponseEntity<?> removeItem(String userId, String itemId) {
        if (!userRepository.containsItem(userId, itemId)) {
            return ResponseEntity.notFound().build(); // 如果用戶或商品不存在，返回404 Not Found
        }
        userRepository.removeItemFromCart(userId, itemId);
        return ResponseEntity.ok("Item removed from cart."); // 返回成功響應
    }

    // 清空用戶的整個購物車
    public ResponseEntity<?> clearCart(String userId) {
        if (!userRepository.containsUser(userId)) {
            return ResponseEntity.notFound().build(); // 如果用戶不存在，返回404 Not Found
        }
        userRepository.clearCart(userId);
        return ResponseEntity.ok("Cart cleared."); // 返回成功響應
    }

    // 獲取用戶購物車中的所有商品
    public ResponseEntity<?> getAllItems(String userId) {
        Map<String, CartItem> items = userRepository.getAllItemsInCart(userId);
        if (items.isEmpty()) {
            return ResponseEntity.notFound().build(); // 如果用戶不存在，返回404 Not Found
        }
        return ResponseEntity.ok(items); // 返回購物車中的所有商品
    }

    // 輔助方法：更新用戶信息并返回
    private User getUserWithUpdatedItem(String userId, CartItem updatedItem) {
        User user = userRepository.getUser(userId);
        if (user != null) {
            user.getCartItems().put(updatedItem.getItemId(), updatedItem);
        }
        return user;
    }
}

控制器層

package com.example.shoppingcart.controller;

import com.example.shoppingcart.service.ShoppingCartService;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.http.ResponseEntity;
import org.springframework.web.bind.annotation.*;

@RestController
@RequestMapping("/cart")
publicclass ShoppingCartController {

    privatefinal ShoppingCartService shoppingCartService;

    @Autowired
    public ShoppingCartController(ShoppingCartService shoppingCartService) {
        this.shoppingCartService = shoppingCartService;
    }

    // 添加商品到購物車的API接口
    @PostMapping("/add")
    public ResponseEntity<?> addToCart(@RequestParam String userId,
                                     @RequestParam String itemId,
                                     @RequestParamint quantity) {
        return shoppingCartService.addItem(userId, itemId, quantity); // 調用服務層的方法
    }

    // 獲取購物車中某個商品信息的API接口
    @GetMapping("/get")
    public ResponseEntity<?> getFromCart(@RequestParam String userId,
                                        @RequestParam String itemId) {
        return shoppingCartService.getItem(userId, itemId); // 調用服務層的方法
    }

    // 從購物車中移除某個商品的API接口
    @DeleteMapping("/remove")
    public ResponseEntity<?> removeFromCart(@RequestParam String userId,
                                           @RequestParam String itemId) {
        return shoppingCartService.removeItem(userId, itemId); // 調用服務層的方法
    }

    // 清空用戶整個購物車的API接口
    @DeleteMapping("/clear")
    public ResponseEntity<?> clearCart(@RequestParam String userId) {
        return shoppingCartService.clearCart(userId); // 調用服務層的方法
    }

    // 獲取用戶購物車中所有商品的API接口
    @GetMapping("/all")
    public ResponseEntity<?> getAllItems(@RequestParam String userId) {
        return shoppingCartService.getAllItems(userId); // 調用服務層的方法
    }
}

測試

添加商品到購物車

curl -X POST "http://localhost:8080/cart/add?userId=user1&itemId=item1&quantity=3"

Response：

"Item added to cart."

獲取購物車中某個商品的信息

curl "http://localhost:8080/cart/get?userId=user1&itemId=item1"

Response：

{"itemId":"item1","quantity":3}

增加現有商品的數量

curl -X POST "http://localhost:8080/cart/add?userId=user1&itemId=item1&quantity=2"

Response：

"Item added to cart."

從購物車中移除某個商品

curl -X DELETE "http://localhost:8080/cart/remove?userId=user1&itemId=item1"

Response：

"Item removed from cart."

清空用戶的整個購物車

curl -X DELETE "http://localhost:8080/cart/clear?userId=user1"

Response：

"Cart cleared."

責任編輯：武曉燕來源： Java知識日歷

SpringBoot與Hazelcast整合，實現雙11大促情景下購物車數據同步與自動故障轉移

哪些公司使用了Hazelcast？

Uber

Adobe

eBay

PayPal

Netflix

LinkedIn

Telenor

Bosch

我們項目選擇Hazelcast的原因

并發處理

分布式緩存

強一致性模型

自動故障轉移

數據結構

查詢和聚合

開源免費

實現思路

1. 數據同步

2. 自動故障轉移

代碼實操

健康檢查配置 (application.properties)

啟動類

User 類

CartItem 類

數據訪問層

服務層

控制器層

測試

添加商品到購物車

獲取購物車中某個商品的信息

增加現有商品的數量

從購物車中移除某個商品

清空用戶的整個購物車