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想开发IM:买成品怕坑?租第3方怕贵?找开源自已撸?尽量别走弯路了... 找站长给点建议
社交软件红包技术解密(十一):最全解密微信红包随机算法(含代码实现)
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本文内容编写时,参考了网上的资料,详见“参考资料”部分,感谢分享者。


1、引言


这个系列文章已经整理了10篇,但都没有涉及到具体的红包算法实现,主要有以下两方面原因。

一方面是各社交/IM产品中的红包功能同质化严重,红包算法的“可玩性”便是“核心竞争力所在”,这是同质化功能的差异化竞争思路,不会随便公开。

另一方面,市场上还存在各种抢红包插件这类灰产存在,一旦公开这些算法,很可能又被这帮插件开发者们搞出什么幺蛾子。

所以,这样的情况下,如果要做社交/IM产品中的红包功能,红包随便算法该怎么实现,基本上只能自已琢磨,很难找到大厂算法直接套用。

本着即时通讯网一贯的im知识传播精神,我收集整理并参考了大量的网上资料,综合了比较靠谱的信息来源,便有了本文。本文根据有限的资料,分享了微信红包随机算法实现中的一些技术要点,并整理了两种比较靠谱的红包算法实现思路(含可运行的实现代码),希望能给你的红包算法开发带来启发。

申明:本文资料整理自网络,仅供学习研究之用,如有不妥,请通知Jack Jiang。

本文已同步发布于“即时通讯技术圈”公众号,欢迎关注:
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2、系列文章


3、微信红包算法要点汇总


这是目前能找到的仅有的一份,有微信团队人员参与的微信红包算法技术要点的讨论资料。分享于2015年,差不多是微信红包刚火没多久,大概是微信技术团队的人当时没有现在这些技术之外的顾虑,所以作了有限的分享,资料难得,本次重新整理了一下,可以作为参考资料使用。以下是资料正文。

资料来源:来自InfoQ的某架构群的技术讨论,由朱玉华整理(个人博客是:zhuyuhua.com(目前已无法访问))。
资料背景:起因是有朋友在朋友圈咨询微信红包的架构,于是在微信团队成员参与讨论的情况下,我(指“朱玉华”)整理了这次讨论的技术要点,也就是下面的内容(内容为问答形式)。

3.1、算法实现的技术要点


【1】问:微信的金额什么时候算?

答:微信金额是拆的时候实时算出来,不是预先分配的,采用的是纯内存计算,不需要预算空间存储。

为什么采取实时计算金额?原因是:实时效率更高,预算才效率低下。预算还要占额外存储。因为红包只占一条记录而且有效期就几天,所以不需要多大空间。就算压力大时,水平扩展机器是。


【2】问:关于实时实时性,为什么明明抢到红包,点开后发现没有?

答:2014年的红包一点开就知道金额,分两次操作,先抢到金额,然后再转账。

2015年的红包的拆和抢是分离的,需要点两次,因此会出现抢到红包了,但点开后告知红包已经被领完的状况。进入到第一个页面不代表抢到,只表示当时红包还有。


【3】问:关于分配算法,红包里的金额怎么算?为什么出现各个红包金额相差很大?

答:随机,额度在 0.01 和剩余平均值 2 之间。 例如:发 100 块钱,总共 10 个红包,那么平均值是 10 块钱一个,那么发出来的红包的额度在 0.01元~20元之间波动。

当前面 3 个红包总共被领了 40 块钱时,剩下 60 块钱,总共 7 个红包,那么这 7 个红包的额度在:0.01~(60/7 * 2)=17.14之间。

注意:这里的算法是每被抢一个后,剩下的会再次执行上面的这样的算法(Tim老师也觉得上述算法太复杂,不知基于什么样的考虑)。
这样算下去,会超过最开始的全部金额,因此到了最后面如果不够这么算,那么会采取如下算法:保证剩余用户能拿到最低1分钱即可。
如果前面的人手气不好,那么后面的余额越多,红包额度也就越多,因此实际概率一样的。


【4】问:红包的设计

答:微信从财付通拉取金额数据过来,生成个数/红包类型/金额放到redis集群里,app端将红包ID的请求放入请求队列中,如果发现超过红包的个数,直接返回。根据红包的逻辑处理成功得到令牌请求,则由财付通进行一致性调用,通过像比特币一样,两边保存交易记录,交易后交给第三方服务审计,如果交易过程中出现不一致就强制回归。


【5】问:并发性处理:红包如何计算被抢完?

答:cache会抵抗无效请求,将无效的请求过滤掉,实际进入到后台的量不大。cache记录红包个数,原子操作进行个数递减,到 0 表示被抢光。财付通按照 20万笔每秒入账准备,但实际还不到 8万每秒。


【6】问:通如何保持8w每秒的写入?

答:多主sharding,水平扩展机器。


【7】问:数据容量多少?

答:一个红包只占一条记录,有效期只有几天,因此不需要太多空间。


【8】问:查询红包分配,压力大不?

答:抢到红包的人数和红包都在一条cache记录上,没有太大的查询压力。


【9】问:一个红包一个队列?

答:没有队列,一个红包一条数据,数据上有一个计数器字段。


【10】问:有没有从数据上证明每个红包的概率是不是均等?

答:不是绝对均等,就是一个简单的拍脑袋算法。


【11】问:拍脑袋算法,会不会出现两个最佳?

答:会出现金额一样的,但是手气最佳只有一个,先抢到的那个最佳。


【12】问:每领一个红包就更新数据么?

答:每抢到一个红包,就cas更新剩余金额和红包个数。


【13】问:红包如何入库入账?

答:数据库会累加已经领取的个数与金额,插入一条领取记录。入账则是后台异步操作。


【14】问:入帐出错怎么办?比如红包个数没了,但余额还有?

答:最后会有一个take all操作。另外还有一个对账来保障。


【15】问:既然在抢的时候有原子减了就不应该出现抢到了拆开没有的情况?

答:这里的原子减并不是真正意义上的原子操作,是Cache层提供的CAS,通过比较版本号不断尝试。


【16】问:cache和db挂了怎么办?

答:主备 +对账。


【17】问:为什么要分离抢和拆?

答:总思路是设置多层过滤网,层层筛选,层层减少流量和压力。

这个设计最初是因为抢操作是业务层,拆是入账操作,一个操作太重了,而且中断率高。 从接口层面看,第一个接口纯缓存操作,搞压能力强,一个简单查询Cache挡住了绝大部分用户,做了第一道筛选,所以大部分人会看到已经抢完了的提示。


【18】问:抢到红包后再发红包或者提现,这里有什么策略吗?

答:大额优先入账策略。


针对上面的技术要点,有人还画了张原理图(这是网上能找到的相对清晰的版本):
11.jpg

3.2、微信抢红包的过程模拟


针对上节中整理的资料,当有人在微信群里发了一个 N 人的红包、总金额 M 元,后台大概的技术逻辑如下。

3.2.1)发红包后台操作:

  • 1)在数据库中增加一条红包记录,存储到CKV,设置过期时间;
  • 2)在Cache(可能是腾讯内部kv数据库,基于内存,有落地,有内核态网络处理模块,以内核模块形式提供服务))中增加一条记录,存储抢红包的人数N。

3.2.2)抢红包后台操作:

1)抢红包分为抢和拆:抢操作在Cache层完成,通过原子减操作进行红包数递减,到0就说明抢光了,最终实际进入后台拆操作的量不大,通过操作的分离将无效请求直接挡在Cache层外面。

这里的原子减操作并不是真正意义上的原子减操作,是其Cache层提供的CAS,通过比较版本号不断尝试,存在一定程度上的冲突,冲突的用户会放行,让其进入下一步拆的操作,这也解释了为啥有用户抢到了拆开发现领完了的情况。

2)拆红包在数据库完成:通过数据库的事务操作累加已经领取的个数和金额,插入一条领取流水,入账为异步操作,这也解释了为啥在春节期间红包领取后在余额中看不到。

拆的时候会实时计算金额,其金额为1分到剩余平均值2倍之间随机数,一个总金额为M元的红包,最大的红包为 M * 2 /N(且不会超过M),当拆了红包后会更新剩余金额和个数。财付通按20万笔每秒入账准备,实际只到8万每秒。

4、微信红包算法模拟实现1(含代码)


根据上一节的微信红包随机算法技术要点资料,实现了一个算法,以下供参考。(注:本节内容引用自《微信红包随机算法初探》一文

4.1、算法约定


算法很简单,跟微信的算法一样,不是提前算好,而是抢红包时计算。

即:金额随机,额度在0.01和剩余平均值*2之间。(参见上一节的 “关于分配算法,红包里的金额怎么算?为什么出现各个红包金额相差很大?” 内容

4.2、代码实现


算法的逻辑主要是:
public static double getRandomMoney(RedPackage _redPackage) {
    // remainSize 剩余的红包数量
    // remainMoney 剩余的钱
    if (_redPackage.remainSize == 1) {
        _redPackage.remainSize--;
        return (double) Math.round(_redPackage.remainMoney * 100) / 100;
    }
    Random r     = new Random();
    double min   = 0.01; //
    double max   = _redPackage.remainMoney / _redPackage.remainSize * 2;
    double money = r.nextDouble() * max;
    money = money <= min ? 0.01: money;
    money = Math.floor(money * 100) / 100;
    _redPackage.remainSize--;
    _redPackage.remainMoney -= money;
    return money;
}

LeftMoneyPackage数据结构如下:
class RedPackage {
    int    remainSize;
    double remainMoney;
}

测试时初始化相关数据是:
static void init() {
    redPackage.remainSize  = 30;
    redPackage.remainMoney = 500;
}

附件是可以运行的完整Java代码文件:
TestRed.java.zip (1.02 KB , 下载次数: 11 , 售价: 1 金币)

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