积分系统设计 - 带过期时间的FIFO积分扣减方案

设计背景

积分系统是电商、会员系统中的常见功能模块。本文记录了一个支持积分过期时间的积分系统设计方案。

设计演进过程

最初的设计思路比较简单：

用户积分账户表：记录用户的总积分、可用积分等汇总信息
用户积分记录表：记录每笔积分的获得和消费明细

但在加入积分过期时间需求后，发现这种设计存在问题：

每笔积分的过期时间不同
扣减积分时需要遵循FIFO原则（先进先出，优先扣减即将过期的积分）
需要能够追溯每次扣减的积分来源

因此重新设计了三张表的方案，并增加了积分扣减详情表来记录积分扣减的来源追踪。

数据库表设计

表结构概览

表名	作用	核心字段
`member_point_account`	用户积分账户汇总	`available_points`, `frozen_points`, `version`
`point_record`	积分变动记录	`point_amount`, `remain_point`, `expire_time`
`point_reduce_detail`	积分扣减详情	`reduce_id`, `add_id`, `used_value`

1. 用户积分账户表 (member_point_account)

字段名	类型	说明	备注
`id`	int	主键ID	自增
`member_id`	int	用户ID	唯一索引
`total_points`	int	总积分	累计获得的积分总数
`available_points`	int	可用积分	当前可使用的积分
`frozen_points`	int	冻结积分	暂时不可用的积分
`version`	int	乐观锁版本号	防止并发问题
`create_time`	datetime	创建时间	-
`update_time`	datetime	更新时间	-

设计要点：

使用乐观锁(version)解决并发更新问题
available_points是实时计算的可用积分，用于快速查询
支持积分冻结功能

2. 积分记录表 (point_record)

字段名	类型	说明	备注
`id`	int	主键ID	自增
`member_id`	int	用户ID	-
`point_type`	varchar(50)	积分类型	EARN获得, SPEND消费, EXPIRE过期
`point_amount`	int	积分数量	正数为获得，负数为消费
`remain_point`	int	剩余积分	该记录剩余的可用积分
`source_type`	varchar(50)	来源类型	REGISTER, FIRST_ORDER, INVITE等
`source_id`	int	来源ID	订单ID、邀请记录ID等
`point_product_id`	int	积分商品ID	积分商城兑换时使用
`description`	varchar(255)	描述信息	-
`expire_time`	datetime	过期时间	积分过期时间
`create_time`	datetime	创建时间	-
`update_time`	datetime	更新时间	-
`deleted`	tinyint	删除标记	0未删除，1已删除

设计要点：

remain_point是关键字段，记录该笔积分记录还剩多少可用
按expire_time排序实现FIFO扣减
支持多种积分来源类型的扩展

3. 积分扣减详情表 (point_reduce_detail)

字段名	类型	说明	备注
`id`	bigint	主键ID	自增
`reduce_id`	bigint	扣减记录ID	指向point_record的消费记录
`add_id`	bigint	获得记录ID	指向point_record的获得记录
`used_value`	int	扣减积分值	从add_id记录中扣减的积分数
`expire_time`	datetime	原积分过期时间	冗余存储，方便查询
`member_id`	int	用户ID	冗余存储，提高查询效率
`deleted`	tinyint	删除标记	-
`create_time`	datetime	创建时间	-
`update_time`	datetime	更新时间	-

设计要点：

记录每次扣减的详细来源，支持积分溯源
通过reduce_id和add_id建立扣减记录与获得记录的关联
冗余存储常用查询字段，提高查询性能

核心算法实现

FIFO积分扣减算法

积分扣减遵循先进先出(FIFO)原则，优先扣减即将过期的积分，避免积分浪费。

/**
 * 执行积分扣减（FIFO算法 - 优先扣减即将过期的积分）
 *
 * @param userId 用户ID
 * @param totalNeedPoints 需要扣减的总积分
 * @return 消费记录
 */
private PointRecord executePointDeduction(Integer userId, int totalNeedPoints) {
    // 1. 创建消费记录
    PointRecord consumeRecord = new PointRecord();
    consumeRecord.setMemberId(userId);
    consumeRecord.setPointType(PointRecordTypeEnum.SPEND.getCode());
    consumeRecord.setPointAmount(-totalNeedPoints);
    consumeRecord.setRemainPoint(0); // 消费记录无剩余积分
    consumeRecord.setSourceType("POINT_MALL");
    consumeRecord.setDescription("积分商城兑换");
    pointRecordService.save(consumeRecord);

    // 2. 查询用户可用积分记录（优先按过期时间排序，避免积分过期浪费）
    List<PointRecord> availableRecords = pointRecordService.list(
        new LambdaQueryWrapper<PointRecord>()
            .eq(PointRecord::getMemberId, userId)
            .eq(PointRecord::getPointType, PointRecordTypeEnum.EARN.getCode())
            .gt(PointRecord::getRemainPoint, 0)
            .eq(PointRecord::getDeleted, 0)
            .orderByAsc(PointRecord::getExpireTime) // 优先按过期时间升序，即将过期的先扣减
            .orderByAsc(PointRecord::getCreateTime)); // 相同过期时间的，按创建时间升序

    // 3. FIFO扣减积分（优先扣减即将过期的）
    int remainingToDeduct = totalNeedPoints;
    List<PointReduceDetail> reduceDetails = new ArrayList<>();

    for (PointRecord record : availableRecords) {
        if (remainingToDeduct <= 0) {
            break;
        }

        int availableInThisRecord = record.getRemainPoint();
        int useFromThisRecord = Math.min(remainingToDeduct, availableInThisRecord);

        // 使用乐观锁更新积分记录
        boolean updateResult = pointRecordService.lambdaUpdate()
                .setSql("remain_point = remain_point - " + useFromThisRecord)
                .eq(PointRecord::getId, record.getId())
                .ge(PointRecord::getRemainPoint, useFromThisRecord)
                .update();

        if (!updateResult) {
            log.error("积分扣减失败，记录ID: {}, 需要扣减: {}", record.getId(), useFromThisRecord);
            throw new ApiException("积分扣减失败，请重试");
        }

        // 创建扣减详情记录
        PointReduceDetail reduceDetail = new PointReduceDetail();
        reduceDetail.setReduceId(consumeRecord.getId().longValue());
        reduceDetail.setAddId(record.getId().longValue());
        reduceDetail.setUsedValue(useFromThisRecord);
        reduceDetail.setExpireTime(record.getExpireTime());
        reduceDetail.setMemberId(userId);
        reduceDetails.add(reduceDetail);

        remainingToDeduct -= useFromThisRecord;

        log.debug("从积分记录 {} 扣减 {} 积分，过期时间: {}",
                record.getId(), useFromThisRecord, record.getExpireTime());
    }

    // 批量保存扣减详情
    if (!reduceDetails.isEmpty()) {
        pointReduceDetailService.saveBatch(reduceDetails);
    }

    if (remainingToDeduct > 0) {
        log.error("积分扣减不完整，用户ID: {}, 剩余未扣减: {}", userId, remainingToDeduct);
        throw new ApiException("积分扣减异常，请联系客服");
    }

    log.info("积分扣减完成，用户ID: {}, 总扣减: {}, 涉及记录数: {}",
            userId, totalNeedPoints, reduceDetails.size());

    return consumeRecord;
}

算法特点

FIFO原则：按积分过期时间升序排列，优先扣减即将过期的积分
乐观锁控制：使用数据库层面的乐观锁防止并发问题
详细记录：通过扣减详情表记录每次扣减的来源，支持积分溯源
原子性保证：整个扣减过程在事务中执行，保证数据一致性

数据库DDL

用户积分账户表

DROP TABLE IF EXISTS `member_point_account`;
CREATE TABLE `member_point_account` (
    `id` int NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '主键ID',
    `member_id` int NOT NULL COMMENT '用户ID',
    `total_points` int NOT NULL DEFAULT 0 COMMENT '总积分',
    `available_points` int NOT NULL DEFAULT 0 COMMENT '可用积分',
    `frozen_points` int NOT NULL DEFAULT 0 COMMENT '冻结积分',
    `version` int NOT NULL DEFAULT 0 COMMENT '乐观锁版本号',
    `create_time` datetime DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '创建时间',
    `update_time` datetime DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '更新时间',
    PRIMARY KEY (`id`),
    UNIQUE KEY `uk_member_id` (`member_id`) COMMENT '用户ID唯一索引',
    KEY `idx_version` (`version`) COMMENT '版本号索引',
    KEY `idx_available_points` (`available_points`) COMMENT '可用积分索引',
    KEY `idx_create_time` (`create_time`) COMMENT '创建时间索引'
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_0900_ai_ci COMMENT='用户积分账户表';

积分记录表

CREATE TABLE `point_record` (
    `id` int NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '主键ID',
    `member_id` int NOT NULL COMMENT '用户ID',
    `point_type` varchar(50) NOT NULL COMMENT '积分类型: EARN, SPEND, EXPIRE...',
    `point_amount` int NOT NULL COMMENT '积分数量（正数为获得，负数为消费）',
    `remain_point` int NOT NULL DEFAULT 0 COMMENT '剩余积分数量（该记录还剩余多少积分可用）',
    `source_type` varchar(50) NOT NULL COMMENT '来源类型：REGISTER, FIRST_ORDER, INVITE, POINT_MALL...',
    `source_id` int DEFAULT NULL COMMENT '通用来源ID（如订单ID, 邀请记录ID等）',
    `point_product_id` int DEFAULT NULL COMMENT '积分商品ID（仅当source_type为POINT_MALL时使用）',
    `description` varchar(255) DEFAULT NULL COMMENT '描述',
    `expire_time` datetime DEFAULT NULL COMMENT '积分过期时间',
    `create_time` datetime DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '创建时间',
    `update_time` datetime DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '更新时间',
    `deleted` tinyint NOT NULL DEFAULT 0 COMMENT '删除标记：0-未删除，1-已删除',
    PRIMARY KEY (`id`),
    KEY `idx_member_remain` (`member_id`, `remain_point`) COMMENT '用户剩余积分联合索引',
    KEY `idx_expire_time` (`expire_time`) COMMENT '过期时间索引'
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_0900_ai_ci COMMENT='积分记录表';

积分扣减详情表

CREATE TABLE `point_reduce_detail` (
    `id` bigint NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '主键ID',
    `reduce_id` bigint NOT NULL COMMENT '积分表中扣减积分记录id',
    `add_id` bigint NOT NULL COMMENT '积分表中新增积分记录id',
    `used_value` int NOT NULL COMMENT '扣减的积分值',
    `expire_time` datetime DEFAULT NULL COMMENT '原新增积分记录的过期时间',
    `member_id` int NOT NULL COMMENT '用户ID',
    `deleted` tinyint NOT NULL DEFAULT 0 COMMENT '删除标记：0-未删除，1-已删除',
    `create_time` datetime DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '创建时间',
    `update_time` datetime DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '修改时间',
    PRIMARY KEY (`id`),
    KEY `idx_reduce_id` (`reduce_id`) COMMENT '扣减记录ID索引',
    KEY `idx_add_id` (`add_id`) COMMENT '新增记录ID索引',
    KEY `idx_member_id` (`member_id`) COMMENT '用户ID索引',
    KEY `idx_expire_time` (`expire_time`) COMMENT '过期时间索引',
    KEY `idx_deleted` (`deleted`) COMMENT '删除标记索引',
    KEY `idx_create_time` (`create_time`) COMMENT '创建时间索引'
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_0900_ai_ci COMMENT='积分扣减详情表';

设计优势

数据一致性：三表设计确保积分数据的完整性和一致性
高并发支持：乐观锁机制支持高并发场景下的积分操作
FIFO算法：避免积分过期浪费，提高积分利用率
可追溯性：详细记录每次积分变动，支持积分来源追踪
扩展性好：支持多种积分来源类型和业务场景扩展

适用场景

电商平台的会员积分系统
游戏平台的虚拟货币系统
企业内部的员工积分激励系统
任何需要积分过期管理的业务场景

注意事项

需要定期清理过期的积分记录，避免表数据过大
在高并发场景下，建议使用分布式锁进一步保证数据安全
积分账户表的汇总数据需要定期校验，确保与明细数据一致
建议增加积分变动的异步通知机制，便于业务监控

上篇Kubernetes

下篇策略模式实现不同渠道获得积分发放