一、系统架构设计

1.1 分层架构设计

优惠券系统应采用经典的三层架构：表现层（Controller）、业务逻辑层（Service）、数据访问层（DAO）。表现层负责接收HTTP请求并返回JSON响应，业务逻辑层处理优惠券的生成、验证、使用等核心流程，数据访问层通过MyBatis或JPA实现与数据库的交互。

示例代码（Spring Boot Controller）：

@RestController
@RequestMapping("/api/coupons")
public class CouponController {
    @Autowired
    private CouponService couponService;
    @PostMapping("/generate")
    public ResponseEntity<Coupon> generateCoupon(@RequestBody CouponRequest request) {
        Coupon coupon = couponService.generateCoupon(request);
        return ResponseEntity.ok(coupon);
    }
    @PostMapping("/use")
    public ResponseEntity<Void> useCoupon(@RequestParam String couponCode, @RequestParam Long userId) {
        couponService.useCoupon(couponCode, userId);
        return ResponseEntity.ok().build();
    }
}

1.2 微服务架构考虑

对于高并发场景，建议将优惠券系统拆分为独立微服务，通过REST API或gRPC与其他服务（如订单、支付）交互。使用Spring Cloud Alibaba的Nacos作为服务注册中心，Sentinel实现熔断降级，确保系统高可用。

二、数据库设计

2.1 核心表结构

优惠券表（coupon）：
- id：主键
- code：优惠券码（唯一）
- type：类型（满减、折扣、无门槛）
- value：优惠值
- min_order_amount：最低消费金额
- start_time/end_time：有效期
- total_count：总发行量
- used_count：已使用量
- status：状态（未使用、已使用、已过期）
用户优惠券表（user_coupon）：
- id：主键
- user_id：用户ID
- coupon_id：优惠券ID
- get_time：领取时间
- use_time：使用时间
- status：状态

2.2 索引优化

为coupon.code、user_coupon.user_id和user_coupon.coupon_id创建唯一索引，提升查询性能。对于高频查询的“用户可用优惠券”场景，可建立复合索引(user_id, status)。

三、核心业务逻辑实现

3.1 优惠券生成策略

唯一码生成：使用UUID或自定义算法（如时间戳+随机数+盐值）生成唯一优惠券码。

public String generateCouponCode() {
    return "CPN" + System.currentTimeMillis() + 
           new Random().nextInt(1000);
}

批量生成：支持批量生成指定数量的优惠券，并记录到数据库。

@Transactional
public List<Coupon> batchGenerate(int count, CouponTemplate template) {
    List<Coupon> coupons = new ArrayList<>();
    for (int i = 0; i < count; i++) {
        Coupon coupon = new Coupon();
        coupon.setCode(generateCouponCode());
        // 设置其他属性...
        coupons.add(coupon);
    }
    couponDao.batchInsert(coupons);
    return coupons;
}

3.2 优惠券验证逻辑

基础验证：检查优惠券是否存在、是否过期、是否已使用。

public boolean validateCoupon(String code, Long userId) {
    Coupon coupon = couponDao.findByCode(code);
    if (coupon == null || coupon.getStatus() != CouponStatus.UNUSED) {
        return false;
    }
    if (LocalDateTime.now().isAfter(coupon.getEndTime())) {
        return false;
    }
    UserCoupon userCoupon = userCouponDao.findByUserIdAndCouponId(userId, coupon.getId());
    if (userCoupon != null && userCoupon.getStatus() == UserCouponStatus.USED) {
        return false;
    }
    return true;
}

使用条件验证：检查订单金额是否满足最低消费要求。

public boolean checkMinOrderAmount(Coupon coupon, BigDecimal orderAmount) {
    return orderAmount.compareTo(coupon.getMinOrderAmount()) >= 0;
}

四、性能优化策略

4.1 缓存优化

本地缓存：使用Caffeine缓存高频查询的优惠券信息，设置合理的过期时间（如5分钟）。

@Bean
public Cache<String, Coupon> couponCache() {
    return Caffeine.newBuilder()
            .expireAfterWrite(5, TimeUnit.MINUTES)
            .maximumSize(1000)
            .build();
}

分布式缓存：对于多实例部署的场景，使用Redis缓存全局优惠券数据，避免数据库压力。

4.2 异步处理

优惠券发放：用户领取优惠券时，采用异步消息队列（如RocketMQ）处理，避免阻塞主流程。

@Async
public void asyncGrantCoupon(Long userId, Long couponId) {
    UserCoupon userCoupon = new UserCoupon();
    userCoupon.setUserId(userId);
    userCoupon.setCouponId(couponId);
    userCoupon.setStatus(UserCouponStatus.UNUSED);
    userCouponDao.insert(userCoupon);
}

数据同步：优惠券使用后，异步更新统计信息（如已使用量），减少数据库锁竞争。

五、安全与防刷策略

5.1 防刷机制

IP限制：同一IP短时间内请求过多时，触发限流。

public boolean checkIpLimit(String ip) {
    String key = "couponlimit:" + ip;
    Long count = redisTemplate.opsForValue().increment(key);
    if (count == 1) {
        redisTemplate.expire(key, 1, TimeUnit.HOURS);
    }
    return count > 100; // 每小时最多100次请求
}

用户行为分析：记录用户领取/使用优惠券的行为，识别异常模式（如批量注册账号领取）。

5.2 数据加密

优惠券码在传输和存储时进行加密（如AES），防止被恶意扫描。

六、扩展功能设计

6.1 优惠券模板管理

支持通过后台管理系统动态创建优惠券模板，定义类型、面值、有效期等参数，提升运营灵活性。

6.2 数据分析

集成Elasticsearch，实时分析优惠券的领取、使用情况，为运营决策提供数据支持。

七、总结与建议

Java优惠券系统的设计需兼顾功能完整性与性能优化。建议：

分阶段实施：先实现核心功能（生成、验证、使用），再逐步扩展模板管理、数据分析等高级功能。
监控告警：通过Prometheus+Grafana监控系统指标（如QPS、错误率），及时发现问题。
压力测试：使用JMeter模拟高并发场景（如秒杀活动），验证系统承载能力。

通过合理的架构设计与优化策略，可构建出稳定、高效的Java优惠券系统，支撑业务快速发展。

基于Java的优惠券系统设计：架构、实现与优化策略