Spring Cloud开发 - 设计行情系统 - 《廖雪峰 Java 教程（Java 20）》

小结

设计行情系统

K线图的数据来源是交易引擎成交产生的一个个Tick。一个K线包括OHLC这4个价格数据。在一个时间段内，第一个Tick的价格是Open，最后一个Tick的价格是Close，最高的价格是High，最低的价格是Low：

给定一组Tick集合，就可以汇总成一个K线，对应一个Bar结构：


    public long startTime; // 开始时间
    public BigDecimal openPrice; // 开始价格
    public BigDecimal highPrice; // 最高价格
    public BigDecimal lowPrice; // 最低价格
    public BigDecimal closePrice; // 结束价格
    public BigDecimal quantity; // 成交数量
}

通常我们需要按1秒、1分钟、1小时和1天来生成不同类型的K线，因此，行情系统的功能就是不断从消息系统中读取Tick，合并，然后输出不同类型的K线。

此外，API系统还需要提供查询公开市场信息的功能。对于最近的成交信息和K线图，可以缓存在Redis中，对于较早时期的K线图，可以通过数据库查询。因此，行情系统需要将生成的K线保存到数据库中，同时负责不断更新Redis的缓存。

对于最新成交信息，我们在Redis中用一个List表示，它的每一个元素是一个序列号后的JSON：

如果有新的Tick产生，就需要把它们追加到列表尾部，同时将最早的Tick删除，以便维护一个最近成交的列表。

直接读取Redis列表，操作后再写回Redis是可以的，但比较麻烦。这里我们直接用Lua脚本更新最新Tick列表。Redis支持将一个Lua脚本加载后，直接在Redis内部执行脚本：

local KEY_LAST_SEQ = '_TickSeq_' -- 上次更新的SequenceID
local LIST_RECENT_TICKS = KEYS[1] -- 最新Ticks的Key
local seqId = ARGV[1] -- 输入的SequenceID
local jsonData = ARGV[2] -- 输入的JSON字符串表示的tick数组："["{...}","{...}",...]"
local strData = ARGV[3] -- 输入的JSON字符串表示的tick数组："[{...},{...},...]"
-- 获取上次更新的sequenceId:
local lastSeqId = redis.call('GET', KEY_LAST_SEQ)
local ticks, len;
if not lastSeqId or tonumber(seqId) > tonumber(lastSeqId) then
    -- 广播:
    redis.call('PUBLISH', 'notification', '{"type":"tick","sequenceId":' .. seqId .. ',"data":' .. jsonData .. '}')
    -- 保存当前sequence id:
    redis.call('SET', KEY_LAST_SEQ, seqId)
    -- 更新最新tick列表:
    ticks = cjson.decode(strData)
    len = redis.call('RPUSH', LIST_RECENT_TICKS, unpack(ticks))
    if len > 100 then
        -- 裁剪LIST以保存最新的100个Tick:
        redis.call('LTRIM', LIST_RECENT_TICKS, len-100, len-1)
    end
    return true
end
-- 无更新返回false
return false

在API中，要获取最新成交信息，我们直接从Redis缓存取出列表，然后拼接成一个JSON字符串：

用Lua脚本更新Redis缓存还有一个好处，就是Lua脚本执行的时候，不但可以更新List，还可以通过Publish命令广播事件，后续我们编写基于WebSocket的推送服务器时，直接监听Redis广播，就可以主动向浏览器推送Tick更新的事件。

类似的，针对每一种K线，我们都在Redis中用ZScoredSet存储，用K线的开始时间戳作为Score。更新K线时，从每种ZScoredSet中找出Score最大的Bar结构，就是最后一个Bar，然后尝试更新。如果可以持久化这个Bar就返回，如果可以合并这个Bar就刷新ZScoreSet，用Lua脚本实现如下：

local function merge(existBar, newBar)
    existBar[4] = math.min(existBar[4], newBar[4]) -- 更新Low Price
    existBar[5] = newBar[5] -- close
end
local function tryMergeLast(barType, seqId, zsetBars, timestamp, newBar)
    local topic = 'notification'
    local popedScore, popedBar
    -- 查找最后一个Bar:
    local poped = redis.call('ZPOPMAX', zsetBars)
    if #poped == 0 then
        -- ZScoredSet无任何bar, 直接添加:
        redis.call('ZADD', zsetBars, timestamp, cjson.encode(newBar))
        redis.call('PUBLISH', topic, '{"type":"bar","resolution":"' .. barType .. '","sequenceId":' .. seqId .. ',"data":' .. cjson.encode(newBar) .. '}')
    else
        popedBar = cjson.decode(poped[1])
        popedScore = tonumber(poped[2])
        if popedScore == timestamp then
            -- 合并Bar并发送通知:
            merge(popedBar, newBar)
            redis.call('ZADD', zsetBars, popedScore, cjson.encode(popedBar))
            redis.call('PUBLISH', topic, '{"type":"bar","resolution":"' .. barType .. '","sequenceId":' .. seqId .. ',"data":' .. cjson.encode(popedBar) .. '}')
        else
            -- 可持久化最后一个Bar，生成新的Bar:
            if popedScore < timestamp then
                redis.call('ZADD', zsetBars, popedScore, cjson.encode(popedBar), timestamp, cjson.encode(newBar))
                redis.call('PUBLISH', topic, '{"type":"bar","resolution":"' .. barType .. '","sequenceId":' .. seqId .. ',"data":' .. cjson.encode(newBar) .. '}')
                return popedBar
            end
        end
    end
    return nil
end
local seqId = ARGV[1]
local KEY_BAR_SEQ = '_BarSeq_'
local zsetBars, topics, barTypeStartTimes
local openPrice, highPrice, lowPrice, closePrice, quantity
local seq = redis.call('GET', KEY_BAR_SEQ)
if not seq or tonumber(seqId) > tonumber(seq) then
    zsetBars = { KEYS[1], KEYS[2], KEYS[3], KEYS[4] }
    barTypeStartTimes = { tonumber(ARGV[2]), tonumber(ARGV[3]), tonumber(ARGV[4]), tonumber(ARGV[5]) }
    openPrice = tonumber(ARGV[6])
    highPrice = tonumber(ARGV[7])
    lowPrice = tonumber(ARGV[8])
    closePrice = tonumber(ARGV[9])
    quantity = tonumber(ARGV[10])
    local i, bar
    local names = { 'SEC', 'MIN', 'HOUR', 'DAY' }
    -- 检查是否可以merge:
    for i = 1, 4 do
        bar = tryMergeLast(names[i], seqId, zsetBars[i], barTypeStartTimes[i], { barTypeStartTimes[i], openPrice, highPrice, lowPrice, closePrice, quantity })
        if bar then
            persistBars[names[i]] = bar
        end
    end
    redis.call('SET', KEY_BAR_SEQ, seqId)
    return cjson.encode(persistBars)
end
redis.log(redis.LOG_WARNING, 'sequence ignored: exist seq => ' .. seq .. ' >= ' .. seqId .. ' <= new seq')
return '{}'

接下来我们编写QuotationService，初始化的时候加载Redis脚本，接收到Tick消息时调用脚本更新Tick和Bar，然后持久化Tick和Bar，代码如下：

K线是一组Bar按ZSet缓存在Redis中，Score就是Bar的开始时间。更新Bar时，同时广播通知，以便后续推送。要查询某种K线图，在API中，需要传入开始和结束的时间戳，通过命令返回排序后的List：

String getBars(String key, long start, long end) {
    List<String> data = redisService.zrangebyscore(key, start, end);
    if (data == null || data.isEmpty()) {
        return "[]";
    }
    StringJoiner sj = new StringJoiner(",", "[", "]");
    for (String t : data) {
        sj.add(t);
    }
    return sj.toString();
}