类12306售票系统设计方案

1. 项目简介

　　本课题参考12306站点进行售票系统建模设计，实现一个类12306售票系统，尽可能接近覆盖真实线上系统，实现的功能有但不限于：

• 用户信息注册
• 查询余票：根据时间，车次，站点区间，座次（一等座，二等座，硬卧，硬座等）查询余票
• 售票：支持一次购买同一车次的多张车票(多人)，支持订单30分钟内锁定，超时释放
• 退票：支持一个用户帐户下的批量退票
• 改签：同一用户一张车票只能改签一次

2. 软件架构

　　该项目面向的是多用户，为方便调试后端服务程序，以B/S架构举例说明。

　　B/S(Browser/Server)架构，也即浏览器/服务器架构，在该架构模式下，开发Web应用优势明显，前后端分离的实现也比较简单。应用程序的业务逻辑实现和数据处理全部由服务器端提供，这些数据只需要在前端通过浏览器显示即可，轻量快捷。

　　该架构方式下，浏览器通过发送HTTP请求到Web服务器后，后端程序对这些请求进行处理，包括但不限于与数据库交互，再通过返回HTML页面到浏览器中，从而能实现前后端的通信。

 

3. 接口API

　　API定义了客户端与服务器端数据交互的规范格式。在本项目中，将采用RestfulAPI接口设计风格，列举以下几个API为例：

1. 用户注册

　　用户首次使用本软件时需要进行的操作。用户通过POST请求提交注册需要的JSON数据，即username、password，接口地址为/user/register；

　　请求数据：

{
    "username":"",
    "password":""
}

　　返回数据：

{
    "code":"", // 消息代码
    "msg":"",  // 返回的信息，说明成功与否
    "data":""
}

 

2. 用户登录

　　通过登录，用户方可使用本软件，且我们可以根据用户存储相对于的资料等信息，采用POST请求，接口地址为user/login：

{
    "username":"",
    "password":""
}

　　后端逻辑需要比较用户post的请求数据与数据库中保持的数据是否一直后，再返回响应的登录信息，包含失败及成功，若成功，则反应对应的token以记录登录状态：

{
    "code":"",
    "msg":"",
    "data":{
        "token":""
    }
}

3. 余票查询

　　用户可以在使用时，提交相应的起点站、终点站、时间以及类型等相关信息来查询相对应的余票信息，以便得到相应结果，采用的请求方式为POST，接口地址为search/remainder：

{
    "start_city":"",
    "end_city":"",
    "date":"",
    "type":""
}

　　返回的余票包含的信息可能但不并局限于以下JSON：

{
    "code":"",
    "msg":"",
    "data":{
        "list": [
           {
                "train_number":"", // 列次 字符串
                "start_station":"",
                "end_station":"",
                "start_time":"", // 出发时间
                "arrival_time":"", // 达到时间
                "start_station_type":"", //起始站类型, 是否始发站还是过站, 0, 1
                "end_station_type":"", //到达站类型, 是否是过站还是终点站, 1,2
                "train_type":"", // 列车类型, 
                "business_seats_number": , // 商务座余数
                "first_seats_number": , // 一等座
                "second_seats_number": , // 二等座
                "no_seats_number": , //无座
                "hard_seats_number": , // 硬座数量
                "hard_berth_number": ,// 硬卧
                "soft_berth_number": ,// 软卧
                "senior_soft_berth_number": , // 高软
           }     
        ]
    }
}

 

4. 视图分析

1. 分解视图

　　分解视图所展示的一般是一个比较明了的分解结构特点，它是描述软件架构模型的关键视图，体现的是系统结构的特点，往往由不同层级的软件模块形成层次化的结构。根据功能划分，可以得到该项目的分解视图如下：

　　

2. 依赖视图

　　依赖视图所展示的是软件各个模块之间的依赖关系。在本项目中，我们在后端采用MySQL数据库存储一些不常用的数据，将高频查询的数据存储在Redis缓存中；同时，各个模块之间也存在着一些依赖关系，如订单系统应依赖于用户信息系统等。下面给出系统整体的依赖视图：

　　

 

3. 执行视图

　　执行视图所展示的是系统运行时的时序结构特点，在本项目中，执行视图如下所示：

　　

　　

 

4. 实现视图

　　实现视图展示的是源代码的目录文件结构信息，如下所示：

　　

├── controllers       控制层，处理请求相关
├── middlerwares   　　中间件
├── models　　　　　　　 数据模型相关　　　
├── routers　　　　　　 路由配置相关
├── serializers　　　　 实体映射相关
├── utils　　　　　　　　常用工具类
├── conf　　　　　　　　 配置文件
├  ├── mysql
├  ├── redis
├  ├── config.ini

 

5. 部署视图

　　部署视图是将执行实体和计算机资源建立映射关系。部署视图有助于软件开发人员分析一个软件的质量属性。在本项目中，部署视图如下所示：

　　

 

 

6. 工作分配视图

　　工作分配视图将系统分解成可独立完成的工作任务，以便分配给各项目团队和成员。它有利于团队成员跟踪工作任务的浸塑，也有利于合理地分配资源。该项目的工作分配视图如下：

 

5. 数据库设计

　　数据库采用目前开发最经常使用的关系型数据库MySQL，在此基础上使用Redis作为缓存，提高查询的效率。

　　由之前分析，可将数据库分为以下几个表项：

1. 公共部分

　　本项目在构建数据库时，使用Gorm模型建立了数据库，其包含有公共部分如下：

编号	字段	数据类型	解释
1	id	uint	ID
2	created_at	time.Time	创建时间
3	updated_at	time.Time	更新时间
4	deleted_at	time.Time	删除时间

2. 用户 User

　　

编号	列名	数据类型	解释
1	UID	string	用户ID
2	UserName	string	用户名
3	Password	string	密码
4	User	Passenger	乘客
5	RegularPassengers	Passenger	常用乘车人
6	Orders	Order	订单

3. 乘客 Passenger

　

编号	字段	数据类型	解释
1	Name	string	姓名
2	CertificateType	uint	证件类型
3	Sex	bool	性别
4	Birthday	data	出生日期
5	Country	uint	国家
6	CertificateDeadline	data	证件有效期截至日期
7	Certificate	string	证件号码
8	PassengerType	uint	旅客类型
9	MobilePhone	string	手机号码
10	Email	string	电子邮箱
11	CheckStatus	uint	审核状态
12	UserStatus	uint	用户状态

4. 列车 Train

　　

编号	字段	数据类型	解释
1	TrainNo	string	列车代号
2	TrainType	uint	列车类型
3	Seats	Seat	座位

5. 座位 Seat

编号	字段	数据类型	解释
1	SeatNo	string	座位编号
2	CarNumber	uint	车厢编号
3	Price	Train	列车
4	price	float	票价
5	SeatType	uint	座位类型
6	SeatStatus	uint	座位状态

6. 班次 Schedule

　　

编号	字段	数据类型	解释
1	train	Train	列车
2	start_station	Station	终点站
3	end_station	Sation	起点站
4	start_time	time	出发时间
5	end_time	time	到达时间
6	stop	Stop	经停站
7	duration	uint	沿途时间

7. 车站 Station

　　

编号	字段	数据类型	解释
1	station_name	string	车站名
2	city	string	城市名
3	city_pinyin	string	拼音
4	first_pinyin	string	首字母
5	city_code	string	城市代码
6	station_code	string	车站代码

8. 经停站 Stop

编号	字段	数据类型	解释
1	schedule	Schedule	班次
2	serial_number	uint	站序
3	start_station	Station	起始站
4	end_station	Station	终止站
5	start_time	time.Time	发车时间
6	end_time	time.Time	到达时间
7	duration	uint	沿途时间

9. 订单 Order

编号	字段	数据类型	解释
1	trade_no	string	交易编号
2	passenger	Passenger	乘客
3	user	User	用户
4	schedule	Schedule	班次
5	status	uint	订单状态
6	seat	Seat	座位

 

10. E-R图

　　在以上基础上，我们可以构建出数据库的E-R图如下所示：

　　

6. 系统运行环境及技术选型

1. 系统运行环境

　　本项目是一个纯粹的后端项目，故而其系统运行环境为Ubuntu，我们将在Docker上对其进行部署，并采用wrk作为性能测试工具对其进行压力检测。

2. 技术选型

　　在本项目开发过程中，我们使用的开发框架为Go-Gin框架，其自带有参数检验功能可大大提高软件的健壮性；采用MySQL+Redis的组合，可以降低查询时间，保证系统地响应效率；开发工具主要为VS Code + Goland。

 

7. 核心工作机制

　　以用户登录以及购票为例，整个概念模型的工作机制大致如下：

　　用户在前端提供用户名和密码，以POST请求的方式输入到后端服务器，服务器通过对数据库进行比较查询，以判断是否匹配从而决定是否允许用户执行需要权限操作的功能，如购票、退票、改签等。

　　用户在购票时，首先发送车次查询信息，在收到服务器反馈的余票足够的情况下，用户可以提交购票请求，待服务器在后端决定是否可以售票后再返回相应数据予用户，此后完成售票功能。