第466集设计一个消息通知系统(短信/邮件/Push)
设计一个消息通知系统(短信/邮件/Push)
1. 概述
1.1 系统背景
消息通知系统是现代应用的核心基础设施,需要支持:
- 多种通知渠道:短信、邮件、Push推送
- 高并发发送:支持百万级消息发送
- 高可用性:7×24小时稳定运行
- 消息可靠性:消息不丢失、不重复
- 灵活配置:支持模板、规则配置
1.2 核心挑战
技术挑战:
- 多渠道支持:统一接口,多种实现
- 高并发处理:百万级消息发送
- 消息可靠性:保证消息送达
- 成本控制:短信、邮件成本优化
- 模板管理:模板配置和管理
1.3 本文内容结构
本文将从以下几个方面全面解析消息通知系统:
- 需求分析:功能需求、非功能需求
- 架构设计:整体架构、模块设计
- 短信系统:短信发送、模板管理
- 邮件系统:邮件发送、附件处理
- Push推送:iOS、Android推送
- 高可用设计:容错、降级、监控
- 性能优化:异步处理、批量发送
- 实战案例:完整实现方案
2. 需求分析
2.1 功能需求
2.1.1 核心功能
通知发送:
- 短信发送
- 邮件发送
- Push推送
- 多渠道发送
模板管理:
- 模板创建
- 模板编辑
- 模板审核
- 模板使用
消息管理:
- 消息查询
- 消息统计
- 发送记录
- 失败重试
2.1.2 扩展功能
规则配置:
- 发送规则
- 限流规则
- 降级规则
- 黑白名单
统计分析:
- 发送统计
- 成功率统计
- 成本统计
- 渠道对比
2.2 非功能需求
2.2.1 性能需求
响应时间:
- 发送接口:< 100ms(异步)
- 查询接口:< 200ms
吞吐量:
- 峰值QPS:10万+
- 平均QPS:5万+
并发用户:
- 同时在线用户:100万+
- 峰值并发:50万+
2.2.2 可用性需求
可用性指标:
- 系统可用性:99.99%
- 消息送达率:> 99.9%
- 故障恢复时间:< 5分钟
容错能力:
- 单点故障不影响服务
- 自动故障转移
- 服务降级
2.2.3 可靠性需求
消息可靠性:
- 消息不丢失
- 消息不重复
- 消息有序(可选)
重试机制:
- 失败自动重试
- 重试策略配置
- 最大重试次数
3. 架构设计
3.1 整体架构
3.1.1 架构图
1 | 业务系统 |
3.1.2 架构说明
接入层:
- 通知API:统一接口,支持多种通知类型
- 消息队列:异步处理,削峰填谷
服务层:
- 通知服务:消息路由、模板渲染
- 短信服务:短信发送、状态回调
- 邮件服务:邮件发送、附件处理
- Push服务:iOS、Android推送
数据层:
- MySQL:消息记录、模板管理
- Redis:缓存、限流、去重
3.2 模块设计
3.2.1 通知API
职责:
- 接收通知请求
- 参数校验
- 消息入队
- 快速响应
技术选型:
- Spring Boot
- Kafka(消息队列)
- Redis(限流、去重)
3.2.2 通知服务
职责:
- 消息消费
- 模板渲染
- 渠道路由
- 发送调度
技术选型:
- Spring Boot
- Kafka Consumer
- 模板引擎(FreeMarker)
3.2.3 短信服务
职责:
- 短信发送
- 状态回调
- 模板管理
- 签名管理
技术选型:
- Spring Boot
- 阿里云短信SDK
- 腾讯云短信SDK
3.2.4 邮件服务
职责:
- 邮件发送
- 附件处理
- 模板管理
- 发送统计
技术选型:
- Spring Boot
- JavaMail
- SendGrid API
3.2.5 Push服务
职责:
- iOS推送(APNs)
- Android推送(FCM)
- 推送统计
- 设备管理
技术选型:
- Spring Boot
- APNs SDK
- FCM SDK
4. 短信系统
4.1 短信发送
4.1.1 短信服务商
主流服务商:
- 阿里云短信:稳定可靠,价格适中
- 腾讯云短信:功能丰富,价格优惠
- 华为云短信:性能优秀,价格合理
选型建议:
- 主服务商:阿里云
- 备用服务商:腾讯云
- 多服务商切换,保障可用性
4.1.2 短信发送实现
阿里云短信:
1 |
|
腾讯云短信:
1 |
|
4.1.3 多服务商切换
服务商管理:
1 |
|
4.2 模板管理
4.2.1 模板配置
模板数据结构:
1 | public class SmsTemplate { |
模板管理:
1 |
|
4.3 状态回调
4.3.1 回调处理
回调接口:
1 |
|
5. 邮件系统
5.1 邮件发送
5.1.1 SMTP发送
JavaMail实现:
1 |
|
5.1.2 SendGrid发送
SendGrid API:
1 |
|
5.2 附件处理
5.2.1 附件发送
附件处理:
1 | public void sendEmailWithAttachment(String to, String subject, String content, |
5.3 模板管理
5.3.1 邮件模板
模板引擎:
1 |
|
模板示例:
1 | <!-- order-confirm.ftl --> |
6. Push推送
6.1 iOS推送(APNs)
6.1.1 APNs配置
证书配置:
1 |
|
6.1.2 iOS推送实现
推送实现:
1 |
|
6.2 Android推送(FCM)
6.2.1 FCM配置
FCM配置:
1 |
|
6.2.2 Android推送实现
推送实现:
1 |
|
6.3 统一推送接口
6.3.1 推送服务
统一接口:
1 |
|
7. 高可用设计
7.1 异步处理
7.1.1 消息队列
Kafka消息队列:
1 |
|
7.2 重试机制
7.2.1 重试策略
重试实现:
1 |
|
7.3 降级策略
7.3.1 服务降级
降级实现:
1 |
|
8. 性能优化
8.1 批量发送
8.1.1 批量处理
批量发送:
1 |
|
8.2 限流控制
8.2.1 限流策略
限流实现:
1 |
|
8.3 缓存优化
8.3.1 模板缓存
模板缓存:
1 |
|
9. 实战案例
9.1 统一通知接口
9.1.1 API设计
通知接口:
1 |
|
9.1.2 通知请求
请求模型:
1 | public class NotificationRequest { |
9.2 通知服务实现
9.2.1 服务实现
通知服务:
1 |
|
10. 总结
10.1 核心要点
- 架构设计:统一接口、异步处理、多渠道支持
- 短信系统:多服务商、模板管理、状态回调
- 邮件系统:SMTP、SendGrid、附件处理
- Push推送:iOS、Android、统一接口
- 高可用设计:异步处理、重试机制、降级策略
- 性能优化:批量发送、限流控制、缓存优化
10.2 关键设计
- 统一接口:统一的通知接口,支持多种类型
- 异步处理:消息队列异步处理,提高性能
- 多渠道支持:短信、邮件、Push统一管理
- 模板管理:模板配置和渲染
- 重试机制:失败自动重试,保障可靠性
10.3 最佳实践
- 异步处理:消息队列削峰填谷
- 批量发送:批量处理提高效率
- 限流控制:防止滥用,控制成本
- 模板缓存:缓存模板,提高性能
- 监控告警:实时监控,及时告警
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