🧩 典型题干
场景：春运开售瞬间高并发查询与下单。
要求：余票准确（尽量不超卖）、下单与支付可恢复、退改签一致、热点车次不把系统拖死。
💡 核心难点：余票是“强竞争资源”，还要支持站点区间票（A->B、A->C 等）与锁座超时释放。
📚 学习正文：抢票系统如何保证余票准确且扛住热点？
交互图：抢票关键链路闭环（点步骤看核心设计点）
面试时最怕说成“库存-1”。这里的关键是：余票=区间可用性；锁座要做到原子校验+占用，并且要有超时回收+对账。
1) 查余票抗压：读多写少的典型热点场景
- 多级缓存：时刻表/站点信息可走 CDN；余票聚合结果走 Redis。
- 热点保护：对热门车次 key 做互斥更新/逻辑过期，避免击穿。
- 降级兜底：极端高峰允许返回“余票可能不准/请稍后刷新”，但锁座必须强一致。
2) 余票建模：为什么不是简单的 stock-1？
- 区间票：同一座位可被多个区间共享（A→B 占用不影响 B→C）。
- 核心判断：座位在 [start,end) 段是否全部空闲（区间无交叠）。
- 常见实现：区间段占用数组/位图（bitset）表示占用，支持快速 AND/冲突判断。
3) 锁座并发控制：写少但必须“原子校验 + 占用”
- 分片串行：按 trainId-seatType-date 路由到同一分片，分片内串行锁座降低冲突。
- 原子锁定：Redis Lua/DB 短事务：检查区间空闲 → 写占用 → 生成 lock_order。
- 幂等：用户+车次+出行日+区间 作为幂等键，避免重复锁座。
4) 支付与出票：用状态机承接重试与回调
- 支付幂等：支付回调可能重复，状态变更要幂等。
- 出票异步：支付成功后发 MQ 触发出票，避免同步链路过长。
- 可追溯：订单/锁座记录保留状态流转与原因码，便于排障与对账。
5) 超时回收：占座不支付要自动释放
- 延迟队列：锁座成功发送延迟消息（T+10min），到期检查是否已支付，否则释放。
- 定时兜底：定时任务扫描超时 lock_order，做幂等回收。
- 回收幂等：重复回收不会破坏占用位图（基于版本/状态判断）。
6) 对账补偿：让系统“最终一致且可自愈”
- 对账场景：占用存在但订单不存在/订单失败、支付成功但未出票等。
- 补偿方式：重新触发出票/回收占用/修复订单状态（都要幂等）。
- 产出指标：异常单比例、修复时延、回收成功率。
1) 需求澄清（面试先问）
- 票种与席别：硬座/软座/一等座等，是否支持选座。
- 区间票：余票按“车次-区间-席别”扣减还是更细粒度。
- 下单流程：是否允许“占座 10 分钟待支付”？超时如何回收。
- 一致性要求：查询余票必须强一致吗？允许短暂不一致吗？
2) 量级与挑战
热点车次：千万级请求同时查余票/锁座
区间票：同一座位被多个区间共享
锁座超时：占座未支付需要自动回收
高并发读：余票查询是读多写少场景
3) 数据模型：车次、站点、座位、占用
- 车次站点序列：train_station_seq（车次、站点序、站点ID）。
- 座位表：seat（座位ID、车次、席别、车厢、座位号）。
- 占用表：seat_occupancy（座位ID、起始站点序、终止站点序、订单ID、状态）。
- 锁座订单：lock_order（订单ID、用户、座位ID、区间、状态、过期时间）。
4) 关键链路：查询余票 → 锁座 → 支付 → 出票
1) 查询余票：按车次-区间-席别聚合可用座位
2) 锁座：原子写入占用记录（乐观锁/分片串行）
3) 支付：支付成功后更新订单状态为“已支付”
4) 出票：生成正式票，释放锁座记录
5) 超时回收：定时任务扫描超时锁座并释放
区间票余票模型示意（位图/区间段思想）
站点序列：S1 --- S2 --- S3 --- S4 --- S5
区间段编号： 1 2 3 4
一个座位的占用位图（1=占用，0=空闲）：b1 b2 b3 b4
例：当前占用 S1->S3 （占用段 1、2）
位图：1 1 0 0
此时请求：
- S3->S5（段3、4）可以卖（与占用不重叠）
- S2->S4（段2、3）不能卖（段2冲突）
锁座动作本质：原子判断 [start,end) 段全为0 → 再把这些段置1
💡 工程取舍：真实系统常把“位图/占用段”放在缓存或专用服务里（便于高并发判断），最终仍以主库的占用记录/订单状态做对账兜底。
系统架构图（面试时用它讲全链路）
用户/APP/小程序
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v
CDN/静态化（时刻表/站点信息/活动页）
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v
网关/API Gateway（限流/验证码/黑名单/动态路由）
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+------------------------------+
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v v
查询链路（读多） 下单链路（写少但强一致）
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v v
余票查询服务 锁座服务（原子锁定）
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+--> Redis 多级缓存 +--> 座位占用/锁座订单（主库）
| - 热点Key保护 | - 分片串行（车次-席别）
| - 逻辑过期/互斥更新 |
+--> 只读副本/搜索索引（可选） +--> MQ 事件（锁座成功/支付成功/退改签）
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v
订单服务（状态机/幂等）
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+--> 支付服务（幂等/回调）
+--> 出票服务（生成车票/通知）
+--> 超时回收（延迟队列/定时任务）
+--> 对账补偿（周期扫描修复异常）
观测与治理：热点车次限流排队、锁座成功率、回收延迟、余票一致性、队列堆积、P95/P99 告警
5) 抗压与一致性设计
- 读写分离：查询走缓存/只读副本，锁座走主库。
- 分片串行：按“车次-席别”分片，同一分片内锁座串行化。
- 缓存保护：余票缓存、互斥更新防击穿。
- 幂等与补偿：锁座幂等、支付幂等、对账任务修复异常。
6) 稳定性治理
限流排队：热点车次限流、排队保护
降级策略：余票查询降级、锁座降级
监控告警：锁座成功率、支付超时、余票一致性
演练：锁座风暴、支付失败演练