12306主要就是賣票比較復雜，注冊登錄之類的功能就不說了。

有網(wǎng)友說，12306賣票系統(tǒng)比航空復雜，因為要分段賣，航空只有起點和終點，火車中間還有好多站。不過好消息是，這些站在售票時是連續(xù)的，不會 出現(xiàn)1張票跳著站買的情況，這樣就可以把一張票拆成N張只有起點和終點的票，和航空售票一樣了。（我不了解航空售票，也不了解火車售票業(yè)務具體模型，下面 都是基于推測和假設(shè)之類的。）

賣票分為兩部分，查詢和購買。12306目前提供了單獨的查詢，我覺得這個其實挺好的，至少有讀寫分離的思想；不過延遲10分鐘的數(shù)據(jù)，肯定沒什 么人愿意用，大家還是要擠進購買系統(tǒng)查詢。單獨的查詢相當于擺設(shè)了，沒有發(fā)揮作用。要讓查詢系統(tǒng)有效，尤其是春運期間，延遲應該在30秒之內(nèi)。

查詢剩余票數(shù)設(shè)計：

查詢的特點是按照車次信息或者時間查，車次和時間一般都不會變，因此在設(shè)計時，可以把頁面分成兩部分。一是匹配的車次列表信息，如北京到上海有哪 些車，這個結(jié)果可以用CDN緩存。車次基本是固定的，緩存設(shè)置為10分鐘應該就能滿足需要。不占用負載。在瀏覽器拿到這個頁面后，通過異步請求，根據(jù)每趟 車的編號二次查詢剩余票數(shù)等實時數(shù)據(jù)，合并顯示。

車次查詢時，把車次信息分庫存儲，并作冗余存儲。好比這個庫提供所有北京->xxx的查詢，這個庫提供上海到xxx的查詢，這個庫提供廣州 到xx的查詢，剩下的在一個大庫中等。車次變化很小，庫可以分散存，而且可以冗余存儲。用內(nèi)存表也行，總數(shù)據(jù)量也不多，性能上沒什么可說的。

對于實時票數(shù)，確實是比較困難的，網(wǎng)上很多方案都不對，沒有考慮中間站的問題。剩余票數(shù)緩存并不好做。我的想法是，提前分好票，然后用單獨的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)做緩存。

例如，對于G113高鐵，共有8站：北京、德州、濟南、徐州、南京、常州、蘇州、上海。假設(shè)它有兩千張票，座位啊臥鋪啊啥的。在發(fā)票前，創(chuàng)建新表 20120113_G113，然后把2000張票提前插入到表中，每個票都有一個本表內(nèi)唯一的數(shù)字編號。表結(jié)構(gòu)基本上就是：編號、起始站、終點站、座位類 型、車廂、座位號、乘客姓名、乘客證件號碼、車票狀態(tài)等實際業(yè)務模型需要。初始化時，起點站就是北京（根據(jù)順序存儲為1），終點站就是上海（根據(jù)順序存儲 為8），乘客信息空著表示尚未綁定乘客，車票狀態(tài)置為“待出售”。

這樣我們要查詢2012年1月13號G113 濟南->南京 的剩余票數(shù)時，就查詢20120113_G113起始站編號大于等于3并且小于等于5，并且狀態(tài)為“待出售”的記錄數(shù)就行了。

每張表2000條數(shù)據(jù)，對于非春運時節(jié)，性能完全足夠。對于春運時節(jié)，非繁忙路段，性能應該也足夠了。對于春運繁忙期，繼續(xù)看下面的。

車票出售基本流程：

用戶選擇車票并要求購買，系統(tǒng)鎖定票并標記狀態(tài)為“鎖定中”，讓用戶付款等。完成后標記車票為“已經(jīng)發(fā)售”，并且更新用戶信息到車票的持有人信息字段中。此票不再出售。

對于中間站購票，假設(shè)用戶購買了 濟南->南京 ，前面流程不變。但完成出票后，將車票起始和終點站改為“濟南”和“南京”，并且自動插入兩張新票可用。一張是“北京->濟南”，一張是“南京 ->上?！?，通知隊列更新相關(guān)緩存。相當于車票做了自動分裂。這樣我們設(shè)計時只需要把一張票設(shè)計為“只有起點和終點”就行了。

更高效的剩余票數(shù)查詢設(shè)計：

數(shù)據(jù)庫的count操作并不快，因此對于繁忙季節(jié)的繁忙表，每次都count是鐵定不行的。我想到的一個辦法是：把上面提到的預售車票表加載到內(nèi)存中。我們用一個64位long類型數(shù)字表示一張車票，每趟車的每種座位類型是一個long數(shù)組。

對于每個long數(shù)字，前面的32位用來順序存儲32個車站（假設(shè)一趟車最多有32個站，沒查過，不行可以放長點），每一位標記“車票是否包含此 站”。如G113 濟南到南京的票（車站順序為第3到第5站），long數(shù)字的第2到第4位設(shè)置為1，其他前32位設(shè)置為0。后面的32位用來表示車票在車票出售表中的唯一 編號。這樣根據(jù)一個long類型數(shù)字，我們就能表述一張票的發(fā)售信息了。

比如2012年1月13號G113，有軟臥500張和硬臥1500張。那就需要兩個數(shù)組。20120113_G113_軟臥 對應一個長度500的long數(shù)組；20120113_G113_硬臥 對應一個長度1500的long數(shù)組。存儲所有售票信息。

有點類似BitSet的感覺，對空間要求不高。我們可以做個系統(tǒng)把所有車票信息按照這種結(jié)構(gòu)加載到內(nèi)存中。對于實時查票，如查詢2012年1月 13號G113車次 濟南->南京 的余票，就是遍歷兩個數(shù)組，檢查位數(shù)為2和4的long數(shù)字有多少個，就直接獲得了軟臥和硬臥的剩余票數(shù)。對于現(xiàn)代計算機，這點遍歷，時間是納秒級的。

當車票被出售后，從long數(shù)組中刪除票信息，比如先置為-1表示已經(jīng)無效。再用后臺線程實際刪除（避免寫沖突，將刪除延遲到重建一個數(shù)組所消耗 的多少納秒內(nèi)剛好沒有寫請求的時間段中）。如果long數(shù)組長度為0，那就是沒有車票了，直接返回0；用戶再怎么刷，也不會干擾數(shù)據(jù)庫。

更高效的剩余票數(shù)查詢方案的擴展性和容錯性：

本身車票是按照車次劃分的，同時也有時間維度，橫向擴展不存在任何問題。

long數(shù)組可以根據(jù)數(shù)據(jù)庫票務信息重新構(gòu)造，而且成本不高（一條“select * from xxx where 狀態(tài)=待發(fā)售” SQL語句）。在硬件故障，擴容機器，或是發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)不一致時，重新構(gòu)造數(shù)組就行。而且可以從后臺異步做。擴展性和容錯性都不是問題。

售票交易與鎖票：

用戶查詢到有票后，填寫要購買的票數(shù)，提交。好比購買兩張硬臥，流程如下：

1. 在20120113_G113_硬臥long數(shù)組中隨機獲取符合要求的順序的兩個long數(shù)字，并將其從數(shù)組中刪除；這個速度很快，納秒級；

2. 根據(jù)long數(shù)字后32位，從數(shù)據(jù)庫中鎖票。如果全部鎖定成功，設(shè)置票為預定狀態(tài)，更新用戶預定信息，鎖票時間等。然后記錄日志等其他相關(guān)操作。如果鎖票 失敗，說明在納秒級的時間內(nèi)，票還是有沖突，購票失敗，直接返回報錯。鎖票就是數(shù)據(jù)庫行鎖，sql中的 select for update nowait。

3. 頁面提示錯誤，或者進入下一步交易流程，如網(wǎng)銀支付等。

在整個過程中，我們看到，用戶請求就算集中爆發(fā)，事務的沖突性也能降低到“隨機獲取的long數(shù)組值剛好一樣 + 在cpu執(zhí)行2000個for循環(huán)的可能百萬分之一秒內(nèi)剛好同時提交”。我覺得沖突概率應該很低很低。一趟車2000個車票，1：100比例也就20萬人 同時搶，20萬人同1秒提交cpu也算的過來。而實際上，怎么可能一秒鐘有20萬人同時搶一趟車的票哪……

在整個過程中，大部分請求都被long數(shù)組消耗完后，直接檢查long數(shù)組長度為0，提示無票攔截。進入數(shù)據(jù)庫階段的，也就是比實際的票數(shù)多一點點的有效訂單而已。

回票：

中間站買票的，在預定成功后，車票自動分裂，分裂的票可以通過隊列調(diào)度實時的回到long數(shù)組中，繼續(xù)服務。

預定后不買的，可以通過預定時間的超時檢查，后臺做個線程，讓票回歸。

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