轉(zhuǎn)載:記一次支付系統(tǒng)的設(shè)計體驗(yàn)

0、寫在前面的話

支付系統(tǒng)是一個老生常談的話題，我也相信每個公司開發(fā)的支付系統(tǒng)不盡相同，因?yàn)闃I(yè)務(wù)形態(tài)并不太一樣。

在此，我并不想講一個大而全的支付系統(tǒng)，個人也沒有能力去闡述。

在我看來，一個支付系統(tǒng)應(yīng)提供支付渠道管理，支付網(wǎng)關(guān)，基本支付/退款/轉(zhuǎn)賬能力，支付記錄/明細(xì)，及其相關(guān)的監(jiān)控運(yùn)維系統(tǒng)。

至于所謂的賬務(wù)清算，對賬功能，賬戶體系，風(fēng)控體系，現(xiàn)金流量管理，應(yīng)該納入到「財務(wù)系統(tǒng)」，大概是大佬們談?wù)摰亩际菑V義的「支付系統(tǒng)」吧！

而我今天只談狹義的「支付系統(tǒng)」。

目前，支付的流程包含了三大部分：發(fā)起支付，發(fā)起退款，接收回調(diào)。

考慮到吞吐量的影響，將原先同步的編程方式改為異步的編程方式，不出意外的話，將會使用到Java8的ExecutorService和CompletableFuture。

此外，還用到了公司其他的現(xiàn)成的東西：RabbitMQ，Redis，MongoDB。

我是打算將這套支付系統(tǒng)設(shè)計成與具體業(yè)務(wù)無關(guān)，可以納入到公司的公共平臺系統(tǒng)中。

具體是如何做到的，請接著往下讀。

1、發(fā)起支付

這一部分講述的是客戶端和服務(wù)端如何配合完成一次支付請求。服務(wù)端必須要有一個意識，最終發(fā)起支付的還是客戶端，服務(wù)端提供一些必要的參數(shù)配置信息。

發(fā)起支付的架構(gòu)圖如下所示：

發(fā)起支付架構(gòu)圖

跟著標(biāo)注的序號，可以跟蹤到一個支付請求是如何發(fā)起的（Sequence Diagram就免了），流程描述如下：

Submit a pay task，當(dāng)客戶端需要發(fā)起支付的時候，起始是向支付任務(wù)隊列里面加入了一個新的支付任務(wù)，這個過程是異步實(shí)現(xiàn)的。先根據(jù)客戶端提交的參數(shù)，構(gòu)造好一個新的支付任務(wù)；

Offer a task，開啟一個異步任務(wù)，做的事情就是向MQ中添加一個新的支付任務(wù)，等待被消費(fèi)；

Pay task description，一旦異步任務(wù)被成功創(chuàng)建，將會把第一步構(gòu)造好的支付任務(wù)信息直接return給客戶端；

Poll a task，與此同時，支付任務(wù)的消費(fèi)者將新的支付任務(wù)poll下來進(jìn)行執(zhí)行；

Send a pay request，這一步需要根據(jù)實(shí)際情況而定。并不是所有的支付請求都要先經(jīng)過第三方支付平臺，比如支付寶；而對于微信，則還需要憑支付參數(shù)申請一個prepay_id，再經(jīng)由客戶端發(fā)起支付；

Response，沒什么好說的，第三方渠道返回的支付必要參數(shù)；

Cache result，至此，一個支付任務(wù)可以算是完成了，可以將任務(wù)的執(zhí)行結(jié)果（無論成功與否）緩存在Redis中，隨時等待客戶端的回訪；

Query result，客戶端在提交支付任務(wù)后，間隔一定時間后（建議2~3s），發(fā)起一個結(jié)果查詢的請求；

Query，直接進(jìn)Redis查找結(jié)果；

Synchronize，這是一個異步的操作，將支付任務(wù)的執(zhí)行結(jié)果“順便”同步到MongoDB中，并刪除Redis中緩存的任務(wù)執(zhí)行結(jié)果。持久化到MongoDB主要是為后續(xù)的容錯，重試，數(shù)據(jù)分析等提供落地的數(shù)據(jù)源；

Return，由Redis返回給應(yīng)用服務(wù)器；

Return payment，應(yīng)用服務(wù)器再將最終的支付對象返回給客戶端。

讓我們更深入一點(diǎn)，我們來看三張Class Diagram：

① 先說說支付任務(wù)(PayTask)部分。PayTask和Payment兩個都是MongoDB中的Document對象，但在任務(wù)執(zhí)行期間，PayTask是用Redis進(jìn)行緩存的，方便客戶端隨時發(fā)起Query，任務(wù)執(zhí)行成功后，會生成Payment對象，最終PayTask和Payment都會持久化到MongoDB中。在PayService中，有對支付任務(wù)的一些基本操作，包括任務(wù)提交，取消，重試，構(gòu)建等等。

② 再說說任務(wù)的執(zhí)行(runner)。這部分和RabbitMQ緊密相關(guān)，一旦一個支付任務(wù)形成了，就會放入任務(wù)執(zhí)行隊列中，由消費(fèi)者取出執(zhí)行。在TaskRunner中，有兩個基本的接口方法：run(task)、retry(task)，分別是執(zhí)行任務(wù)和重試任務(wù)。在AbstractPayTaskRunner中已經(jīng)封裝好了這兩個方法，繼承AbstractPayTaskRunner需要實(shí)現(xiàn)doTask方法，從返回值可以看出，這個過程是異步化的。關(guān)于Retry機(jī)制，用戶可以設(shè)置重試與否，一旦設(shè)置了TaskInfo.needRetry=true（不出意外，默認(rèn)就是允許重試），就啟用了Retry機(jī)制。還可以設(shè)置重試的次數(shù)(TaskInfo.retryTimes)，默認(rèn)三次，分別間隔1s，2s，3s，間隔時間以公差為1的等差數(shù)列組成。當(dāng)然不會讓用戶無限重試，系統(tǒng)內(nèi)置有一個最大重試次數(shù)，最大重試次數(shù)內(nèi)置為5次。

為什么是5次？

你感受一下，1s，2s，3s，4s，5s，整個請求鏈條就被拉長到了15s，這對客戶端簡直就是災(zāi)難了??！

③ 接著說一下支付渠道(PayChannel)。這部分設(shè)計與具體的支付渠道對接聯(lián)系比較緊密了，包括支付參數(shù)配置，支付參數(shù)處理，簽名/驗(yàn)簽等等。

④ 最后解釋一下支付參數(shù)(PayParams)。

大部分還是能看懂的，我解釋幾個關(guān)鍵的property：

1) appId，這是為了區(qū)分不同的產(chǎn)品所設(shè)置的?，F(xiàn)實(shí)中，很有可能一個產(chǎn)品會申請與之對應(yīng)的支付渠道，然后在支付平臺中創(chuàng)建應(yīng)用，設(shè)置好對應(yīng)的支付參數(shù)，系統(tǒng)將會分配一個appId，憑此值就可以直接定位到各個支付參數(shù)。如果想再更完善一點(diǎn)，可以再區(qū)分一下測試環(huán)境和正式環(huán)境；

2) amount，這里代表的是支付金額的意思，但是這套支付系統(tǒng)的金額單位統(tǒng)一設(shè)置成 人民幣【分】；

3) metadata，理論上，元數(shù)據(jù)這個字段沒啥限制，要是非要說有限制，那么就是字段長度了——5000個字符。這個字段的想象空間還是很大的：用于填寫豐富的交易相關(guān)信息，用于在增長智能系統(tǒng)產(chǎn)品中進(jìn)行深入商業(yè)分析。包括交易行為多維分析、人群分析、產(chǎn)品轉(zhuǎn)化路徑、個性化推薦、智能補(bǔ)貼、定向推送等。看產(chǎn)品經(jīng)理要怎么玩了；

5) credential，這個字段非常非常重要，其中裝載的就是客戶端最終發(fā)起支付請求的憑證，會作為Payment對象的一部分返回給客戶端；

MongoDB的document字段設(shè)計

解釋一下為什么要用MongoDB：

個人覺得，如果這個通用服務(wù)要得到較好的推廣（甚至是開源），用MySQL等關(guān)系型數(shù)據(jù)庫是不二之選，因?yàn)橐粋€完整實(shí)用的系統(tǒng)，必然是少不了數(shù)據(jù)庫的，如果一旦用了一些非傳統(tǒng)的東西，必然會提高一部分人的對接成本。有的人一看不符合團(tuán)隊的技術(shù)棧，直接就不考慮了。

為什么我還是要用MongoDB呢？

① 團(tuán)隊的技術(shù)棧里面有這么個東西，不用白不用；

② MongoDB普及程度實(shí)在是不要太高，還不用上點(diǎn)NoSQL的東西，感覺自己分分鐘被OUT掉了；

③ 要存儲的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)需要支持動態(tài)擴(kuò)展的特性，我就看中MongoDB的靈活性，如下是要存儲的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：

document_name = “Payment”

{"payId":"pay_Oyvrf9e9S1","method":"yoogurt.taxi.pay","version":"v1.0","timestamp":1473044885,"created":1473042835,"paid":false,"appId":"app_iPGa98ab9ev","channel":"wx","orderNo":"20161899798416","clientIp":"192.168.18.189","amount":10000,"subject":"充值訂單-￥100.0","body":"充值訂單-￥100.0","paidTime":null,"transactionNo":"","metadata":{"user_id":"170204469176","phone_number":"13811234567"},"credential":{"appId":"wx4932d1311e","partnerId":"1269774001","prepayId":"wx2016099","nonceStr":"1e99d8fe92ba","timeStamp":"1473042837","packageValue":"Sign=WXPay","sign":"1CECCEDEBE"},"extra":{},"statusCode":"","message":"","description":""}

其中，metadata，credential，extra這類字段，并沒有一個特別固定的規(guī)范，用MySQL要冗余一下字段才行，或者針對每個渠道去分表，想想都覺得煩！

MySQL

因?yàn)檫@套支付系統(tǒng)被設(shè)計成為支持多應(yīng)用，多渠道，所以此處用到MySQL存放一些應(yīng)用配置。 E-R圖免了，直接上數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)：

① pay_channel：可供接入的支付渠道

② app_settings：支付應(yīng)用信息

③ app_channel：應(yīng)用已接入的支付渠道

④ alipay_settings：支付寶參數(shù)設(shè)置

⑤ wx_settings：微信app支付參數(shù)設(shè)置

如果想要增加支付渠道，只需要添加一張對應(yīng)的支付參數(shù)設(shè)置表

2、發(fā)起退款

不出意外，客戶在平臺的每筆訂單都可以發(fā)起退款，而且還能分批退，也就是同一個訂單，可以多次發(fā)起退款申請，只要保證退款總額不超出實(shí)付總額。 架構(gòu)圖如下所示：

發(fā)起退款架構(gòu)圖

跟發(fā)起支付請求的流程有很多相似之處，不再一一解釋了，兩個關(guān)鍵的地方說明一下：

客戶端發(fā)起退款請求的時候，需要攜帶payId，就是支付對象的id。這就意味著，支付系統(tǒng)的調(diào)用方需要維護(hù)payId與orderNo的對應(yīng)關(guān)系，務(wù)必在客戶端發(fā)起退款請求之前，獲取到正確的payId；

承接上一步，這才有了圖中的第5、6個步驟，從MongoDB中查詢之前的支付對象。第三方渠道通常會要求在退款的時候指定一個退款單號，因?yàn)橐还P訂單可以分多次退款，所以不建議將訂單號作為退款單號使用。這里的退款單號由支付系統(tǒng)生成并維護(hù)。

這部分的執(zhí)行流程和之前類似，客戶端發(fā)起退款請求，形成一個退款任務(wù)(RefundTask)，放入任務(wù)隊列中，消費(fèi)者取出并執(zhí)行各自的業(yè)務(wù)邏輯，退款成功會生成Refund對象，并持久化到MongoDB中。

MongoDB

document_name = "Refund"

{"payId":"pay_vfvS0m1","method":"yoogurt.taxi.pay","version":"v1.0","timestamp":1473044885,"created":1473042835,"refundId":"refund_kmrf9wSr1em","appId":"app_iGa8abLe9ev","orderNo":"20161899798416","clientIp":"192.168.18.189","amount":10000,"succeedTime":1473150835,"transactionNo":"64059968740554","refundStatus":"success","message":"","metadata":{"user_id":"170204469176","phone_number":"13811234567"},"description":""}

3、接收回調(diào)

這部分功能被設(shè)計成了事件驅(qū)動類型，所以webhooks當(dāng)仁不讓。

因?yàn)楦鱾€渠道的回調(diào)內(nèi)容都不盡相同，所以這部分設(shè)計會按支付渠道切分。

架構(gòu)圖如下：

處理回調(diào)事件

用戶在支付完畢后，第三方支付渠道通過發(fā)起支付時指定的回調(diào)地址對商戶進(jìn)行支付成功的異步通知。

這部分的執(zhí)行流程和之前類似，在各自的PayChannel中解析好回調(diào)參數(shù)，形成一個回調(diào)事件(Event)，并持久化到MongoDB中，然后再生成一個回調(diào)任務(wù)(EventTask)，放入任務(wù)隊列中，消費(fèi)者取出并執(zhí)行各自的業(yè)務(wù)邏輯，這里的消費(fèi)者就是上游的業(yè)務(wù)服務(wù)系統(tǒng)。

MongoDB

document_name = “Event”

{"eventId":"evt_la06Co7wq","created":1427555016,"eventType":"pay.succeeded","data":{"payId":"pay_OvP88CSm1","method":"yoogurt.taxi.pay","version":"v1.0","timestamp":1473044885,"created":1473042835,"paid":false,"appId":"app_iGa9aLe9ev","channel":"wx","orderNo":"20161899798416","clientIp":"192.168.18.189","amount":10000,"subject":"用戶充值-￥100.0","body":"充值訂單-￥100.0","paidTime":null,"transactionNo":"","statusCode":"","message":"","metadata":{"user_id":"170204469176","phone_number":"13811234567"},"credential":{"appId":"wx4932b511e","partnerId":"1269774001","prepayId":"wx201609051039","nonceStr":"1e9d8fddad","timeStamp":"1473042837","packageValue":"Sign=WXPay","sign":"1C0K3C95AKB"},"extra":{},"description":""},"retryTimes":0}

特別說明一下data字段：

如果是支付成功事件，則返回對應(yīng)的Payment對象；

如果是退款成功時間，則返回對應(yīng)的Refund對象

總結(jié)

可能有的讀者通篇看下來，覺得這并不是什么支付系統(tǒng)，僅僅是對接了一下第三方支付渠道，勉強(qiáng)算是支付渠道網(wǎng)關(guān)吧！

如果你有這種感受，我也是非常認(rèn)同的。

個人認(rèn)為這篇文章還是比較接地氣的，沒有太多理論的東西，看到的更多是實(shí)現(xiàn)層面的內(nèi)容，就差貼代碼了！

坦白地講，第三方支付渠道對接了不少次，卻并沒有像現(xiàn)在這樣系統(tǒng)地去設(shè)計，去總結(jié)。

我用過幾次ping++的產(chǎn)品，在企業(yè)級聚合支付領(lǐng)域，ping++算是業(yè)界領(lǐng)先者了，所以，我的一些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計還是與其有幾分相似的，ping++以后也會是我模仿和比較的對象。

這次也是我的支付系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)所邁出的第一步，今后也會不斷豐富，完善我自己的支付系統(tǒng)。

希望對你有所幫助！

THANKS！