大家好，我是小?，一个漂泊江湖多年的 985 非科班程序员，曾混迹于国企、互联网大厂和创业公司的后台开发攻城狮。

1. 引言

前些天所在部门出去团建，于是公司行政和 HR 拉了一个微信群，发布一些跟团和集合信息。

当我正在查看途径路线和团建行程时，忽然一条带着喜意的消息扑面而来，消息上赫然带着八个大字：恭喜发财，大吉大利。

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抢红包！！原来是公司领导在群里发了个红包，于是引得群员哄抢，气氛其乐融融。

毕竟，团不团建无所谓，不上班就很快乐；抢多抢少无所谓，有钱进就很开心。

打工人果然是最容易满足的生物！</手动狗头 ??>

我看着群里嬉戏打闹的聊天，心中陷入了沉思：微信这个集齐了陌生人聊天、文件分享和抢红包功能的群聊设计确实有点意思，如果在面试或者工作中让我们设计一个群聊系统，需要从哪些方面来考虑呢？

群聊系统设计

面试官：微信作为 10 亿用户级别的全民 App，有用过吧？

我：（内心 OS，说没用过你也不会相信啊~）当然，亲爱的面试官，我经常使用微信来接收工作消息和文件，并且经常在上面处理工作内容。

面试官：（内心 OS：这小伙子工作意识很强嘛，加分！）OK，微信的群聊功能是微信里面核心的一个能力，它可以将数百个好友或陌生人放进一个群空间，如果让你设计一个用户量为 10 亿用户的群聊系统，你会怎么设计呢？

2. 系统需求

2.1 系统特点与功能需求

我：首先群聊功能是社交应用的核心能力之一，它允许用户创建自己的社交圈子，与家人、朋友或共同兴趣爱好者进行友好地交流。

以下是群聊系统常见的几个功能：

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• 创建群聊：用户可以创建新的聊天群组，邀请其他好友用户加入或与陌生人面对面建群。
• 群组管理：群主和管理员能够管理群成员，设置规则和权限。
• 消息发送和接收：允许群成员发送文本、图片、音频、视频等多种类型的消息，并推送给所有群成员。
• 实时通信：消息应该能够快速传递，确保实时互动。
• 抢红包：用户在群聊中发送任意个数和金额的红包，群成员可以抢到随机金额的红包。

2.2 非功能需求

除了功能需要，当我们面对 10 亿微信用户每天都可能使用建群功能的情景时，还需要处理大规模的用户并发。

这就引出了系统的非功能需求，包括：

• 高并发：系统需要支持大量用户同时创建和使用群组，以确保无延迟的用户体验。
• 高性能：快速消息传递、即时响应，是数字社交的关键。
• 海量存储：系统必须可扩展，以容纳用户生成的海量消息文本、图片及音视频数据。

面试官：嗯，不错，那你可以简要概述一下这几个常用的功能吗？

3. 核心组件

我：好的，我们首先做系统的概要设计，这里涉及到群聊系统的核心组件和基本业务的概要说明。

3.1 核心组件

群聊系统中，会涉及到如下核心组件和协议。

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• 客户端：接收手机或 PC 端微信群聊的消息，并实时传输给后台服务器；
• Websocket传输协议：支持客户端和后台服务端的实时交互，开销低，实时性高，常用于微信、QQ 等 IM 系统通信系统；
• 长连接集群：与客户端进行 Websocket 长连接的系统集群，并将消息通过中间件转发到应用服务器；
• 消息处理服务器集群：提供实时消息的处理能力，包括数据存储、查询、与数据库交互等；
• 消息推送服务器集群：这是信息的中转站，负责将消息传递给正确的群组成员；
• 数据库服务器集群：用于存储用户文本数据、图片的缩略图、音视频元数据等；
• 分布式文件存储集群：存储用户图片、音视频等文件数据。

3.2 业务概要说明

在业务概要说明里，我们关注用户的交互方式和数据存储......

面试官：稍等一下，群聊系统的好友建群功能比较简单，拉好友列表存数据就可以了！你用过面对面建群吧，可以简要说一下如何设计面对面建群功能吗？

我：（内心 OS，还好之前在吃饭时用过面对面建群结账，不然就G了），好的，群聊系统除了拉好友建群外，还支持面对面建群的能力。

4. 面对面建群

用户发起面对面建群后，系统支持输入一个 4 位数的随机码，周围的用户输入同一个随机码便可加入同一个群聊，面对面建群功能通常涉及数据表设计和核心业务交互流程如下。

4.1 数据库表设计

1. User 表：存储用户信息，包括用户 ID、昵称、头像等。
2. Group 表：存储群组信息，包括群 ID、群名称、创建者 ID、群成员个数等。
3. GroupMember 表：关联用户和群组，包括用户 ID 和群 ID。
4. RandomCode 表：存储面对面建群的随机码和关联的群 ID。

4.2 核心业务交互流程

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用户 A 在手机端应用中发起面对面建群，并输入一个随机码，校验通过后，等待周围（50 米之内）的用户加入。此时，系统将用户信息以 HashMap 的方式存入缓存中，并设置过期时间为 3min。

{随机码，用户列表[用户A(ID、名称、头像)]}