抢红包

官方实现

算法原理：

抢红包的期望收益应与先后顺序无关保证每个用户至少能抢到一个预设的最小金额，人民币红包设置的最小金额一般是0.01元。如果需要发其他货币类型的红包，比如区块链货币或者积分，需要自定义一个最小金额。所有抢红包的人领取的子红包的金额之和加起来，等于发红包的人发出的总红包的金额。

下面实现的方式是一次生成所有的子红包，让用户按顺序领取。也可以每领取一个生成一个，两种方式性能上各有优劣。

代码实现

public static BigDecimal getRandomMoney(RedPackage _redPackage) {    // remainSize 剩余的红包数量    // remainMoney 剩余的钱    if (_redPackage.remainSize == 1) {        _redPackage.remainSize--;        return _redPackage.remainMoney.setScale(2, BigDecimal.ROUND_DOWN);    }    BigDecimal random = BigDecimal.valueOf(Math.random());    BigDecimal min   = BigDecimal.valueOf(0.01);    BigDecimal halfRemainSize = BigDecimal.valueOf(_redPackage.remainSize).divide(new BigDecimal(2), BigDecimal.ROUND_UP);    BigDecimal max1 = _redPackage.remainMoney.divide(halfRemainSize, BigDecimal.ROUND_DOWN);    BigDecimal minRemainAmount = min.multiply(BigDecimal.valueOf(_redPackage.remainSize - 1)).setScale(2, BigDecimal.ROUND_DOWN);    BigDecimal max2 = _redPackage.remainMoney.subtract(minRemainAmount);    BigDecimal max = (max1.compareTo(max2) < 0) ? max1 : max2;    BigDecimal money = random.multiply(max).setScale(2, BigDecimal.ROUND_DOWN);    money = money.compareTo(min) < 0 ? min: money;    _redPackage.remainSize--;    _redPackage.remainMoney = _redPackage.remainMoney.subtract(money).setScale(2, BigDecimal.ROUND_DOWN);;    return money;}

打印结果

（30人抢500块）数据模型如下：

重复执行1次结果

重复执行200次结果

重复执行2000次结果

微信抢红包架构介绍

Q1：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。。采取实时计算金额的考虑：预算需要占存储，实时效率很高，预算才效率低。

Q2：实时性：为什么明明抢到红包，点开后发现没有？

答：最开始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年之后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。

Q3：分配：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～（60/72）=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。

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。

Q4：红包是如何设计的？

答：微信从财付通拉取金额数据郭莱，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。根据红包的裸祭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。

Q5：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。

Q6：通如何保持8w每秒的写入？

答：多主sharding，水平扩展机器。

Q7：一个红包一个队列？

答：没有队列，一个红包一条数据，数据上有一个计数器字段。

Q8：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。

Q9：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。

Q10：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。

Q11：红包如何入库入账？

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。

Q12：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。

Q13：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。

Q14：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。

以来源于QCon某高可用架构群整理，整理朱玉华。

二倍均值法

算法原理:

剩余红包金额M，剩余人数N，那么：每次抢到金额=随机(0，M/N2) 保证了每次随机金额的平均值是公平的 假设10人，红包金额100元 第一人：100/102=20，随机范围(0,20)，平均可以抢到10元第二人：90/92=20，随机范围(0,20)，平均可以抢到10元 第三人：80/82=20，随机范围(0,20)，平均可以抢到10元以此类推，每次随机范围的均值是相等的

缺点：

除了最后一次，任何一次抢到的金额都不会超过人均金额的两倍，并不是任意的随机

代码实现

/**     * 二倍均值法     * @param totalAmount     * @param totalPeopleNum     * @return     */    public static List<Integer> divideRedPackage(Integer totalAmount,                                                 Integer totalPeopleNum) {        List<Integer> amountList = new ArrayList<Integer>();        //为了使用random.nextInt(Integer)方法不得不先把红包金额放大100倍，最后在main函数里面再除以100        //这样就可以保证每个人抢到的金额都可以精确到小数点后两位        Integer restAmount = totalAmount * 100;        Integer restPeopleNum = totalPeopleNum;        Random random = new Random();        for (int i = 0; i < totalPeopleNum - 1; i++) {            // 随机范围：[1，剩余人均金额的两倍)，左闭右开            int amount = random.nextInt(restAmount / restPeopleNum * 2 - 1) + 1;            restAmount -= amount;            restPeopleNum--;            amountList.add(amount);        }        amountList.add(restAmount);        return amountList;    }

二倍均值法打印结果

线段切割法

算法原理:

把红包总金额想象成一条很长的线段，而每个人抢到的金额，则是这条主线段所拆分出的若干子线段。当N个人一起抢红包的时候，就需要确定N-1个切割点。因此，当N个人一起抢总金额为M的红包时，我们需要做N-1次随机运算，以此确定N-1个切割点。随机的范围区间是[1，100* M）。当所有切割点确定以后，子线段的长度也随之确定。这样每个人来抢红包的时候，只需要顺次领取与子线段长度等价的红包金额即可。

代码实现

/**     * 线段分割法     * @param money     * @param n     * @return     */    private static List<Integer> segmentRedPackage(double money, int n) {        //验证参数合理校验        //为了使用random.nextInt(Integer)方法不得不先把红包金额放大100倍，最后在main函数里面再除以100        //这样就可以保证每个人抢到的金额都可以精确到小数点后两位        int fen = (int) (money * 100);        if (fen < n || n < 1) {            System.out.println("红包个数必须大于0，并且最小红包不少于1分");        }        List<Integer> boards = new ArrayList<>();        boards.add(0);        boards.add(fen);        //红包个数和板砖个数的关系        while (boards.size() <= n) {            int index = new Random().nextInt(fen - 1) + 1;            if (boards.contains(index)) {                //保证板子的位置不相同                continue;            }            boards.add(index);        }        //计算每个红包的金额，将两个板子之间的钱加起来        Collections.sort(boards);        List<Integer> list = new ArrayList<>();        for (int i = 0; i < boards.size() - 1; i++) {            Integer e = boards.get(i + 1) - boards.get(i);            list.add(e);        }        return list;    }

线段分割法打印结果

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文末

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