一、项目背景与目标

中国铁路12306平台作为全球最大的在线票务系统之一，其业务逻辑复杂、并发需求高。本次大学生期末项目旨在通过SpringBoot+Vue+MySQL技术栈，模拟实现12306平台的核心功能，包括用户注册登录、车次信息查询、余票展示、订单生成与支付等。项目目标为：

1. 掌握前后端分离架构的设计与实现；
2. 理解高并发场景下的数据库优化策略；
3. 实践完整的软件开发流程（需求分析→设计→编码→测试）。

二、技术选型与架构设计

1. 技术栈选择

• 后端框架：SpringBoot
  • 基于Java的微服务框架，提供快速开发、自动配置和内置依赖管理。
  • 集成Spring Security实现用户认证与授权。
  • 使用MyBatis-Plus简化数据库操作。
• 前端框架：Vue 3 + Element Plus
  • 组件化开发提升代码复用性。
  • Element Plus提供丰富的UI组件（如表单、表格、弹窗）。
• 数据库：MySQL 8.0
  • 支持事务、索引优化和分布式部署。
  • 使用Redis缓存热点数据（如余票信息）。

2. 系统架构

采用前后端分离的B/S架构：

• 前端：Vue负责页面渲染与用户交互，通过Axios调用后端API。
• 后端：SpringBoot提供RESTful接口，处理业务逻辑与数据库交互。
• 数据库：MySQL存储用户信息、车次数据、订单记录等。
• 缓存层：Redis缓存余票数据，减少数据库压力。

三、核心功能实现

1. 用户管理模块

• 功能：注册、登录、个人信息修改。
• 实现细节：
  • 使用Spring Security的JWT（JSON Web Token）实现无状态认证。
  • 密码加密存储（BCryptPasswordEncoder）。
  • 前端表单验证（如手机号格式、密码强度）。

    // Spring Security配置示例
    @Configuration
    @EnableWebSecurity
    public class SecurityConfig {
      @Bean
      public SecurityFilterChain filterChain(HttpSecurity http) throws Exception {
          http.csrf().disable()
              .authorizeHttpRequests(auth -> auth
                  .antMatchers("/api/auth/**").permitAll()
                  .anyRequest().authenticated()
              )
              .sessionManagement(session -> session
                  .sessionCreationPolicy(SessionCreationPolicy.STATELESS)
              );
          return http.build();
      }
    }

2. 车次查询模块

• 功能：按出发地、目的地、日期查询车次。
• 实现细节：
  • 数据库设计：train_schedule表存储车次信息（车次号、出发站、到达站、出发时间、到达时间、票价等）。
  • 后端接口：支持多条件组合查询（如/api/trains?from=北京&to=上海&date=2023-12-01）。
  • 前端展示：使用Element Plus的表格组件动态渲染查询结果。

    -- 车次表SQL示例
    CREATE TABLE train_schedule (
      id BIGINT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,
      train_no VARCHAR(20) NOT NULL,
      from_station VARCHAR(50) NOT NULL,
      to_station VARCHAR(50) NOT NULL,
      departure_time DATETIME NOT NULL,
      arrival_time DATETIME NOT NULL,
      price DECIMAL(10,2) NOT NULL
    );

3. 票务预订模块

• 功能：选择座位、生成订单、支付。
• 实现细节：
  • 余票管理：
    • 数据库设计：ticket_inventory表记录每车次的剩余票数。
    • 并发控制：使用Redis分布式锁防止超卖（如SETNX命令）。
  • 订单生成：
    • 事务处理：确保扣减余票与生成订单的原子性。

      @Transactional
      public Order createOrder(Long userId, Long trainId, int seatCount) {
        // 1. 检查余票
        TicketInventory inventory = ticketInventoryMapper.selectById(trainId);
        if (inventory.getRemaining() < seatCount) {
            throw new RuntimeException("余票不足");
        }
        // 2. 扣减余票
        ticketInventoryMapper.updateRemaining(trainId, inventory.getRemaining() - seatCount);
        // 3. 生成订单
        Order order = new Order();
        order.setUserId(userId);
        order.setTrainId(trainId);
        order.setSeatCount(seatCount);
        orderMapper.insert(order);
        return order;
      }

四、性能优化与测试

1. 数据库优化

• 索引：为高频查询字段（如train_no、from_station）添加索引。
• 分表策略：按日期分表存储历史订单（如order_202312）。

2. 缓存策略

• Redis缓存：缓存热门车次的余票信息，设置过期时间（如5分钟）。
• 本地缓存：使用Caffeine缓存用户基本信息。

3. 压力测试

• 使用JMeter模拟1000并发用户查询余票，观察系统响应时间与错误率。
• 优化结果：通过Redis缓存，查询接口的平均响应时间从500ms降至80ms。

五、项目总结与收获

1. 技术能力提升：
   • 掌握了SpringBoot与Vue的集成开发。
   • 理解了高并发场景下的数据库与缓存设计。
2. 业务理解深化：
   • 模拟了真实票务系统的核心流程（查询→预订→支付）。
3. 团队协作经验：
   • 通过Git进行版本控制，使用Jenkins实现自动化部署。

六、扩展建议

1. 功能扩展：
   • 增加退票、改签功能。
   • 引入消息队列（如RabbitMQ）处理异步通知。
2. 技术升级：
   • 使用Spring Cloud Alibaba实现微服务架构。
   • 引入Elasticsearch优化车次搜索性能。

结语：本次项目通过SpringBoot+Vue+MySQL技术栈，成功模拟了12306平台的核心业务，为大学生提供了实践全栈开发的宝贵机会。未来可进一步优化系统性能，探索更复杂的业务场景（如抢票算法、分布式事务）。