【Java Web实战】从零到一打造企业级网上购书网站系统 | 完整开发实录(三)


🎨 核心功能设计

👤 用户管理系统

用户管理是整个系统的基础,我设计了完整的用户生命周期管理:

🔐 用户注册流程
验证失败
验证通过
验证失败
验证通过
用户名已存在
用户名可用
失败
成功
用户访问注册页面
填写注册信息
前端表单验证
显示错误提示
提交到后端
后端数据验证
返回错误信息
用户名唯一性检查
提示用户名重复
密码加密处理
保存用户信息
保存成功?
显示系统错误
注册成功
跳转登录页面
🔑 登录认证机制深度解析

我实现了一套企业级的多层次安全认证机制

认证机制架构
前端验证层
传输安全层
服务端验证层
存储安全层
会话管理层
Session创建
Token生成
权限绑定
过期管理
密码哈希存储
盐值随机生成
敏感信息加密
审计日志记录
参数格式验证
业务规则验证
用户状态检查
登录频率限制
HTTPS加密传输
请求签名验证
时间戳验证
防重放攻击
实时表单验证
密码强度检测
验证码验证
防重复提交
🛡️ 密码安全策略
弱密码
强密码
匹配
不匹配
超过限制
未超过
用户输入密码
密码强度检查
提示增强密码
生成随机盐值
BCrypt哈希计算
存储哈希值和盐值
清除内存中的明文密码
用户登录验证
获取存储的哈希值
使用相同盐值计算哈希
哈希值比较
登录成功
登录失败
记录失败日志
失败次数检查
账户临时锁定
允许重试
🔐 权限控制模型(RBAC)
USERintuser_idPKstringusernamestringpassword_hashstringemaildatetimecreated_atenumstatusROLEintrole_idPKstringrole_namestringdescriptiondatetimecreated_atbooleanis_activePERMISSIONintpermission_idPKstringpermission_namestringresourcestringactionstringdescriptionUSER_ROLEintuser_idFKintrole_idFKdatetimeassigned_atdatetimeexpires_atROLE_PERMISSIONintrole_idFKintpermission_idFKdatetimegranted_athasassigned tohasgranted to
🔄 会话生命周期管理
提交登录信息
验证成功
验证失败
用户操作
无操作超时
用户操作
空闲超时
会话超时
清理会话
主动登出
未认证
认证中
已认证
活跃状态
空闲状态
过期状态
会话有效期30分钟
空闲超时15分钟
用户前端页面Servlet数据库输入用户名密码前端表单验证提交登录请求后端参数验证查询用户信息返回用户数据密码验证创建用户会话返回登录结果跳转到用户首页用户前端页面Servlet数据库

📚 图书管理系统深度设计

图书管理是电商平台的核心业务,我设计了功能丰富、性能优秀、扩展性强的图书管理系统:

📊 图书数据模型设计
classDiagramclass Book {+int bookId+string title+string author+string publisher+Date publishDate+string isbn+BigDecimal price+BigDecimal originalPrice+int stock+int salesCount+string description+string category+string[] tags+string coverImage+int pageCount+string language+BookFormat format+BigDecimal weight+string dimensions+BookStatus status+boolean featured+BigDecimal rating+int reviewCount+Date createdAt+Date updatedAt+calculateDiscount() BigDecimal+isAvailable() boolean+updateStock(int quantity) void+addReview(Review review) void}class Category {+int categoryId+string categoryName+string description+int parentId+int sortOrder+boolean isActive+getSubCategories() List~Category~+getBookCount() int}class Tag {+int tagId+string tagName+string color+int usageCount+getRelatedBooks() List~Book~}class Review {+int reviewId+int bookId+int userId+int rating+string content+Date createdAt+boolean isVerified+calculateHelpfulness() double}Book ||--o{ Category : "belongs to"Book ||--o{ Tag : "has"Book ||--o{ Review : "has"
🔍 智能搜索引擎架构
搜索引擎架构
搜索接口层
搜索处理层
索引层
存储层
算法层
相关性算法
排序算法
推荐算法
个性化算法
MySQL主库
Redis缓存
Elasticsearch
搜索日志
全文索引
分类索引
价格索引
销量索引
查询解析器
分词器
同义词处理
拼写纠错
搜索API
自动补全API
推荐API
热词API
📈 图书推荐算法
基于内容
协同过滤
混合推荐
用户行为数据
数据预处理
推荐策略选择
内容推荐算法
协同过滤算法
混合推荐算法
图书特征提取
相似度计算
内容推荐结果
用户相似度计算
物品相似度计算
协同过滤结果
多算法融合
权重分配
混合推荐结果
结果合并
排序和过滤
个性化调整
最终推荐列表
🏷️ 图书分类体系
mindmaproot((图书分类体系))文学艺术小说言情小说科幻小说悬疑推理历史小说诗歌散文现代诗歌古典诗词散文随笔名家文集艺术设计绘画技法设计理论摄影艺术建筑设计科学技术计算机编程语言算法数据结构人工智能网络安全工程技术机械工程电子工程建筑工程化学工程自然科学数学物理化学生物社会科学经济管理经济学管理学市场营销财务会计法律政治法学理论宪法行政法民商法刑法历史地理中国历史世界历史地理学考古学生活实用健康养生中医养生健身运动营养饮食心理健康生活技能烹饪美食家居装修园艺花卉手工制作
📖 图书展示功能
数据存储
数据处理层
图书展示系统
图书表
分类表
索引
BookController
BookDAO
分页工具类
搜索工具类
图书列表页面
图书详情页面
图书搜索功能
分类筛选功能
分页显示功能
排序功能
🔍 智能搜索功能

实现了多维度的智能搜索

  • 全文搜索:支持书名、作者、描述的模糊搜索
  • 分类搜索:按图书分类快速筛选
  • 价格区间:支持价格范围筛选
  • 排序功能:按价格、销量、评分排序
  • 搜索建议:智能搜索建议和关键词高亮
关键词搜索
分类搜索
价格搜索
用户输入搜索关键词
搜索类型判断
全文搜索
分类筛选
价格区间筛选
数据库LIKE查询
分类索引查询
价格范围查询
结果合并
分页处理
排序处理
返回搜索结果

🛒 购物车系统深度架构

购物车是电商系统的核心功能之一,我设计了高性能、高并发、用户体验优秀的购物车系统:

🏗️ 购物车技术架构
购物车系统架构
前端交互层
API服务层
业务逻辑层
数据访问层
存储层
外部服务
库存系统
价格系统
促销系统
用户系统
MySQL数据库
Redis缓存
Session存储
本地存储
购物车DAO
商品DAO
用户DAO
促销DAO
购物车服务
库存服务
价格服务
促销服务
购物车API
库存检查API
价格计算API
优惠券API
购物车页面
商品卡片
数量选择器
价格计算器
🔄 购物车状态管理
确认结算
清空购物车
添加商品
修改数量
添加商品
删除部分商品
清空购物车
点击结算
取消结算
空购物车
有商品
库存变化
补充库存
商品下架
库存充足
库存不足
商品下架
结算中
订单生成
实时库存检查
锁定库存
💰 智能价格计算引擎
计算策略
价格计算规则
最优惠策略
叠加策略
互斥策略
限制策略
商品原价
会员等级折扣
优惠券面额
满减门槛
促销时间
配送距离
税率设置
购物车商品
基础价格计算
会员折扣计算
优惠券计算
满减活动计算
限时促销计算
运费计算
税费计算
最终价格
🔒 购物车并发控制
用户1用户2购物车服务分布式锁库存服务数据库添加商品到购物车同时添加相同商品获取商品锁锁获取成功检查库存库存充足更新购物车更新成功预占库存预占成功释放锁添加成功获取商品锁(用户2)锁获取成功检查剩余库存库存不足释放锁库存不足提示分布式锁保证并发安全用户1用户2购物车服务分布式锁库存服务数据库
🎯 购物车核心功能
mindmaproot((购物车系统))商品管理添加商品删除商品修改数量批量操作库存管理实时库存检查库存不足提醒自动数量调整库存预占价格计算单品小计购物车总价优惠券计算运费计算数据持久化数据库存储会话关联数据同步异常恢复
🔄 购物车操作流程
未登录
已登录
不存在
存在
不足
充足
已有
没有
超出限制
合理
失败
成功
用户选择商品
点击加入购物车
用户登录状态
跳转登录页面
验证商品信息
登录成功
商品是否存在
显示商品不存在
检查库存
库存是否充足
提示库存不足
购物车中是否已有
更新商品数量
添加新商品
验证总数量
数量是否合理
调整为最大数量
保存到数据库
保存是否成功
显示系统错误
更新购物车显示
显示成功提示

👑 管理员后台系统

为了方便系统管理,我开发了功能完善的管理员后台

📊 后台功能模块
管理员后台系统
用户管理
图书管理
订单管理
系统监控
登录验证
系统状态
数据统计
性能监控
日志查看
订单列表
订单详情
状态更新
发货处理
图书列表
添加图书
编辑图书
库存管理
分类管理
用户列表
用户编辑
用户删除
权限管理
📊 订单管理系统
订单生命周期管理
订单创建阶段
订单处理阶段
订单履行阶段
订单完成阶段
确认收货
订单评价
售后服务
订单归档
订单审核
商品拣货
包装发货
物流跟踪
库存锁定
订单生成
支付处理
支付确认
购物车确认
收货信息填写
支付方式选择
订单信息确认
🎯 订单状态机
支付成功
超时/用户取消
支付确认
商品发出
物流更新
到达目的地
确认收货
用户评价
申请退款
申请退款
申请退货
申请退货
退款完成
退货完成
待支付
已支付
已取消
待发货
已发货
运输中
待收货
已完成
已评价
退款中
退货中
已退款
已退货
15分钟超时
自动物流跟踪
7天自动确认

🔒 安全设计与实现

安全性是企业级应用的重中之重,我在项目中实现了多层次的安全防护机制

🛡️ 安全防护体系

安全防护体系
输入安全
访问安全
数据安全
系统安全
错误处理
日志记录
监控告警
安全更新
SQL注入防护
密码加密
敏感信息保护
数据备份
登录验证
权限控制
会话管理
CSRF防护
参数验证
长度限制
格式验证
XSS防护

🔐 核心安全机制

1. SQL注入防护
// ❌ 错误的做法 - 容易受到SQL注入攻击
String sql = "SELECT * FROM users WHERE username='" + username + "'";// ✅ 正确的做法 - 使用PreparedStatement
String sql = "SELECT * FROM users WHERE username=? AND password=?";
PreparedStatement pstmt = conn.prepareStatement(sql);
pstmt.setString(1, username);
pstmt.setString(2, encryptedPassword);
2. XSS攻击防护

实现了专门的HTML转义工具类:

public class SafeUtil {public static String escapeHtml(String input) {if (input == null) return "";return input.replace("&", "&amp;").replace("<", "&lt;").replace(">", "&gt;").replace("\"", "&quot;").replace("'", "&#x27;");}
}
3. 权限控制机制
用户过滤器Servlet数据库发起请求检查登录状态重定向到登录页检查权限返回403错误转发请求处理业务逻辑返回结果返回响应alt[权限不足][权限通过]alt[未登录][已登录]用户过滤器Servlet数据库

🎨 用户界面设计

📱 响应式设计

采用Bootstrap 5框架实现完美的响应式布局:

graph LRsubgraph "设备适配"A[桌面端 ≥1200px]B[平板端 768-1199px]C[手机端 <768px]endsubgraph "布局策略"D[网格系统]E[弹性布局]F[媒体查询]endsubgraph "组件适配"G[导航菜单]H[图书卡片]I[表单布局]endA --> DB --> EC --> FD --> GE --> HF --> Istyle A fill:#e3f2fdstyle B fill:#e8f5e8style C fill:#fff3e0

🎨 视觉设计规范

色彩方案
40%25%15%10%10%色彩使用比例主色调(蓝色)辅助色(灰色)成功色(绿色)警告色(黄色)错误色(红色)
颜色类型色值使用场景
主色调#007bff主要按钮、链接
辅助色#6c757d次要信息、边框
成功色#28a745成功提示、确认按钮
警告色#ffc107警告信息、注意事项
错误色#dc3545错误提示、删除按钮
🛡️ 网络安全防护
网络安全防护体系
网络层防护
应用层防护
数据层防护
业务层防护
业务规则验证
风控系统
反欺诈检测
异常行为分析
数据加密
访问控制
审计日志
备份恢复
WAF防护
API限流
请求验证
异常检测
防火墙
DDoS防护
IP白名单
流量监控
🔐 数据加密策略
加密算法选择
高敏感
中敏感
低敏感
对称加密 - AES
非对称加密 - RSA
哈希算法 - SHA-256
消息认证 - HMAC
敏感数据
数据分类
AES-256加密
AES-128加密
Base64编码
密钥管理系统
简单混淆
密钥轮换
加密存储
传输加密
HTTPS/TLS
安全传输
🚨 安全监控告警
安全事件监控系统告警系统响应团队日志系统1. 触发安全事件2. 事件分析3. 生成告警4. 告警级别判断5a. 立即通知6a. 紧急响应7a. 处置反馈5b. 延时通知6b. 计划响应5c. 记录日志alt[高危告警][中危告警][低危告警]8. 记录处置日志9. 日志归档安全事件全生命周期管理安全事件监控系统告警系统响应团队日志系统

📊 数据库设计

🗄️ 数据库架构

经过仔细的需求分析,我设计了规范化的数据库结构

📈 数据库性能优化策略

🚀 查询优化技术
查询优化策略
索引优化
查询重写
缓存策略
分区分表
水平分区
垂直分区
分表策略
读写分离
查询结果缓存
对象缓存
页面缓存
分布式缓存
子查询优化
连接查询优化
分页查询优化
排序查询优化
主键索引
唯一索引
复合索引
覆盖索引
部分索引
函数索引
📊 数据库监控体系
数据库监控体系
性能监控
资源监控
业务监控
告警机制
阈值告警
趋势告警
异常告警
故障告警
慢查询监控
死锁监控
表空间监控
备份监控
CPU使用率
内存使用率
磁盘IO
网络IO
QPS监控
TPS监控
响应时间监控
连接数监控
🔧 索引设计
查询优化
索引优化策略
分页查询
条件筛选
排序优化
连接查询
主键索引
唯一索引
普通索引
复合索引
全文索引
💾 数据库备份与恢复策略
备份恢复体系
备份策略
备份类型
存储策略
恢复策略
完全恢复
时点恢复
表级恢复
行级恢复
本地存储
远程存储
云端存储
多地备份
热备份
冷备份
逻辑备份
物理备份
全量备份
增量备份
差异备份
日志备份
🔄 数据库事务管理
应用程序事务管理器数据库日志系统1. 开始事务2. BEGIN TRANSACTION3. 记录事务开始4. 执行SQL操作15. 执行SQL6. 返回结果7. 记录操作日志8. 执行SQL操作29. 执行SQL10. 返回结果11. 记录操作日志12a. 提交事务13a. COMMIT14a. 记录提交日志15a. 提交成功16a. 事务完成12b. 回滚事务13b. ROLLBACK14b. 记录回滚日志15b. 回滚成功16b. 事务回滚alt[所有操作成功][操作失败]ACID特性保证应用程序事务管理器数据库日志系统

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