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# 红包系统完整流程文档
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## 一、整体架构设计
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### 核心原则
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- **Redis 负责并发控制与计算**：使用 Lua 脚本实现原子操作
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- **MongoDB 负责最终记录与查询**：异步写入，不参与并发竞争
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- **立即返回 + 异步写入**：提升响应速度，降低延迟
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- **失败补偿机制**：使用 Redis Stream 确保数据最终一致性
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### 数据流向
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```
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客户端请求
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↓
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Go API（无状态）
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↓
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Redis Lua脚本（原子抢红包）← 并发控制核心
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↓
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立即返回结果 ✅
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↓
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异步写入 MongoDB（goroutine）
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├─ 写入领取记录
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├─ 更新钱包余额
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└─ 写入补偿Stream
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```
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## 二、发送红包流程（SendRedPacket）
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### 1. 参数验证
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- 验证 `totalAmount > 0`
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- 验证 `totalCount > 0`
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- 验证 `redPacketType` 为 1（普通）或 2（拼手气）
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### 2. 群信息验证
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- 获取群信息，验证群是否存在
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- 获取群主ID（发送用户默认为群主）
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- 获取群主用户信息（昵称、头像）
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### 3. 生成红包ID和基本信息
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- 生成红包ID：`MD5(sendUserID + groupID + timestamp)`
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- 计算会话ID
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- 设置过期时间：24小时
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### 4. 初始化Redis数据结构（关键步骤）
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#### Redis Key 设计
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- `rp:{packetId}:list` - 红包金额队列（List）
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- `rp:{packetId}:users` - 已领取用户集合（Set）
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- 过期时间：24小时
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#### 普通红包（type=1）
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```go
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avgAmount := totalAmount / totalCount
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for i := 0; i < totalCount; i++ {
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RPush("rp:{packetId}:list", avgAmount) // 每个元素都是平均金额
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}
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Expire("rp:{packetId}:list", 24h)
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Expire("rp:{packetId}:users", 24h)
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```
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#### 拼手气红包（type=2）
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```go
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amounts := allocateRandomAmounts(totalAmount, totalCount) // 预先分配随机金额
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for _, amount := range amounts {
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RPush("rp:{packetId}:list", amount) // 每个元素是不同的随机金额
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}
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Expire("rp:{packetId}:list", 24h)
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Expire("rp:{packetId}:users", 24h)
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```
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**拼手气红包分配算法**：
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- 确保每个红包至少 1 分
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- 前 n-1 个红包：在最小金额和最大金额之间随机分配
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- 最后一个红包：直接分配剩余金额
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- 打乱顺序增加随机性
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### 5. 创建MongoDB记录
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```go
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redPacketRecord := &model.RedPacket{
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RedPacketID: redPacketID,
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SendUserID: sendUserID,
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GroupID: groupID,
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RedPacketType: req.RedPacketType,
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TotalAmount: req.TotalAmount,
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TotalCount: req.TotalCount,
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RemainAmount: req.TotalAmount, // 初始等于总金额
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RemainCount: req.TotalCount, // 初始等于总个数
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Status: Active,
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ExpireTime: expireTime,
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CreateTime: time.Now(),
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}
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```
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### 6. 发送消息
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- 构建红包消息内容（自定义消息格式）
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- 通过 RPC 发送消息到群聊
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### 7. 返回响应
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- 返回 `redPacketID`、`serverMsgID`、`clientMsgID`、`sendTime`
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## 三、领取红包流程（ReceiveRedPacket）
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### 1. 参数验证
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- 获取用户ID（从token中）
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- 验证请求参数
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### 2. 红包状态检查
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- 查询MongoDB获取红包基本信息
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- 检查红包是否过期（`Status == Expired`）
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- **注意**：不检查是否已领完，因为Redis会处理
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### 3. 【核心】Redis Lua脚本抢红包
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#### Lua脚本逻辑
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```lua
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-- KEYS[1] = rp:{packetId}:list (红包金额队列)
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-- KEYS[2] = rp:{packetId}:users (已领取用户集合)
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-- ARGV[1] = userId
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-- 步骤1：检查是否已领取
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if redis.call('SISMEMBER', KEYS[2], ARGV[1]) == 1 then
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return -1 -- 用户已领取
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end
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-- 步骤2：从队列中抢红包（原子操作）
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local money = redis.call('LPOP', KEYS[1])
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if not money then
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return -2 -- 红包已领完
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end
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-- 步骤3：记录用户已领取（原子操作）
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redis.call('SADD', KEYS[2], ARGV[1])
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-- 步骤4：返回金额
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return money
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```
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#### 返回值处理
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- `-1` → 用户已领取 → 返回 `ErrRedPacketAlreadyReceived`
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- `-2` → 红包已领完 → 返回 `ErrRedPacketFinished`
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- `>0` → 领取成功 → 返回金额（分）
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### 4. 立即返回结果
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```go
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resp.RedPacketID = req.RedPacketID
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resp.Amount = amount
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resp.IsLucky = false
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apiresp.GinSuccess(c, resp) // 立即返回，不等待MongoDB写入
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```
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### 5. 【异步写入】后台goroutine处理
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#### 5.1 写入补偿Stream
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```go
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streamKey := "rp:" + redPacketID + ":stream"
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XAdd(streamKey, {
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"userID": userID,
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"amount": amount,
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"time": timestamp
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})
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```
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**作用**：用于失败补偿，确保数据最终一致性
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#### 5.2 写入MongoDB领取记录
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```go
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receiveRecord := &model.RedPacketReceive{
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ReceiveID: receiveID,
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RedPacketID: redPacketID,
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ReceiveUserID: userID,
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Amount: amount,
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ReceiveTime: time.Now(),
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IsLucky: false,
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}
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Create(receiveRecord)
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```
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**幂等性保护**：
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- 唯一索引：`(receive_user_id, red_packet_id)`
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- 如果唯一索引冲突（E11000错误），说明已写入，忽略错误
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#### 5.3 更新钱包余额
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```go
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// 查询或创建钱包
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wallet := Take(userID)
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if not exists {
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Create(wallet) // 初始余额为0
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}
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// 使用版本号乐观锁更新余额
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UpdateBalanceWithVersion(userID, "add", amount, oldVersion)
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// 如果版本号冲突，自动重试（最多3次）
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// 创建余额记录
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CreateBalanceRecord({
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Operation: "add",
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Amount: amount,
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Remark: "领取红包: " + redPacketID
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})
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```
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## 四、并发控制机制
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### 1. Redis层面（核心）
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- **Lua脚本原子性**：整个抢红包过程是原子操作
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- **LPOP原子性**：从队列中取出金额是原子操作
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- **SADD原子性**：记录用户是原子操作
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- **SISMEMBER检查**：防止重复领取
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### 2. MongoDB层面（兜底）
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- **唯一索引**：`(receive_user_id, red_packet_id)` 唯一索引
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- **幂等写入**：如果已存在，忽略重复写入错误
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### 3. 钱包余额更新
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- **版本号乐观锁**：使用 `version` 字段防止并发覆盖
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- **自动重试**：并发冲突时自动重试（最多3次）
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## 五、失败补偿机制
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### 1. Redis Stream记录
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- 每次领取成功后，写入Redis Stream
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- Stream包含：`userID`、`amount`、`time`
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### 2. 补偿Worker（待实现）
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```go
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// 后台worker消费Stream
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for {
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messages := XRead("rp:{packetId}:stream", lastID)
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for _, msg := range messages {
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// 检查MongoDB是否已写入
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if !ExistsInMongoDB(msg.userID, msg.redPacketID) {
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// 重新写入MongoDB
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WriteToMongoDB(msg)
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}
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// ACK消息
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XAck(streamKey, msg.ID)
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}
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}
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```
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### 3. 补偿场景
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- Redis成功，但MongoDB写入失败
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- 服务宕机导致异步写入中断
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- 网络闪断导致写入失败
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## 六、Redis Key设计总结
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| Key | 类型 | 说明 | 过期时间 |
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| `rp:{packetId}:list` | List | 红包金额队列 | 24小时 |
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| `rp:{packetId}:users` | Set | 已领取用户集合 | 24小时 |
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| `rp:{packetId}:stream` | Stream | 领取日志流（补偿用） | 24小时 |
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## 七、数据一致性保证
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### 1. 强一致性（Redis）
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- Redis Lua脚本保证抢红包的原子性
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- 确保不会超发、不会重复领取
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### 2. 最终一致性（MongoDB）
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- 异步写入MongoDB，可能短暂延迟
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- 唯一索引确保幂等性
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- 补偿机制确保最终一致
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### 3. 钱包余额
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- 使用版本号乐观锁
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- 自动重试机制
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- 确保余额更新成功
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## 八、性能特点
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### 1. 高并发支持
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- Redis Lua脚本原子操作，天然支持高并发
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- 支持万人同时抢红包
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### 2. 低延迟
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- 立即返回结果，不等待MongoDB写入
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- 响应时间主要取决于Redis性能
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### 3. 高可用
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- MongoDB不参与并发竞争，避免被打爆
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- 异步写入不影响主流程
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- 补偿机制确保数据不丢失
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## 九、关键代码位置
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### 发送红包
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- `internal/api/redpacket.go:SendRedPacket()` - 主流程
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- `internal/api/redpacket.go:allocateRandomAmounts()` - 拼手气红包分配算法
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### 领取红包
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- `internal/api/redpacket.go:ReceiveRedPacket()` - 主流程
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- `internal/api/redpacket.go:grabRedPacketFromRedis()` - Redis Lua脚本执行
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- `internal/api/redpacket.go:grabRedPacketLuaScript` - Lua脚本定义
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- `internal/api/redpacket.go:writeRedPacketRecordToMongoDB()` - 异步写入MongoDB
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- `internal/api/redpacket.go:updateWalletBalanceAsync()` - 异步更新钱包余额
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- `internal/api/redpacket.go:writeToCompensationStream()` - 写入补偿Stream
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### Redis Key生成
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- `internal/api/redpacket.go:getRedPacketQueueKey()` - 队列Key
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- `internal/api/redpacket.go:getRedPacketUsersKey()` - 用户Set Key
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- `internal/api/redpacket.go:getRedPacketStreamKey()` - Stream Key
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## 十、注意事项
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1. **Redis必须可用**：发送和领取红包都依赖Redis
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2. **MongoDB异步写入**：可能短暂延迟，但不影响用户体验
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3. **补偿机制**：需要实现后台worker消费Stream
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4. **唯一索引**：MongoDB领取记录的唯一索引是幂等性的关键
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5. **钱包余额**：异步更新，可能有短暂延迟
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## 十一、流程图
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### 发送红包流程图
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验证参数
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↓
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验证群信息
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↓
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生成红包ID
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↓
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初始化Redis（关键）
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├─ 普通红包：推送N个平均金额
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└─ 拼手气红包：推送N个随机金额
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↓
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创建MongoDB记录
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↓
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发送消息
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↓
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返回结果
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```
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### 领取红包流程图
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```
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验证参数
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↓
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查询红包基本信息
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↓
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检查是否过期
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↓
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【核心】Redis Lua脚本抢红包
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├─ 检查是否已领取（SISMEMBER）
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├─ 抢红包（LPOP）
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└─ 记录用户（SADD）
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↓
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立即返回结果 ✅
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↓
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异步写入（goroutine）
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├─ 写入补偿Stream
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├─ 写入MongoDB领取记录
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└─ 更新钱包余额
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```
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## 十二、错误处理
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### 发送红包错误
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- Redis不可用 → 返回错误，不允许发送
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- MongoDB写入失败 → 返回错误，不允许发送
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### 领取红包错误
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- 红包不存在 → 返回 `red packet not found`
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- 红包已过期 → 返回 `red packet expired`
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- 用户已领取 → 返回 `red packet already received`（Redis检查）
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- 红包已领完 → 返回 `red packet finished`（Redis检查）
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- Redis不可用 → 返回 `redis client is not available`
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### 异步写入错误
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- MongoDB写入失败 → 记录日志，补偿机制处理
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- 钱包余额更新失败 → 记录日志，可手动补偿
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- Stream写入失败 → 记录日志，不影响主流程
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