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用 Spring Boot + Redis 实现哔哩哔哩弹幕系统（上篇博客改进版）

news 2025/7/9 12:56:27

用 Spring Boot + Redis 实现哔哩哔哩弹幕系统

支持：历史弹幕 + 实时弹幕 + 敏感词过滤 + 限频 + 持久化

🧩 项目功能总览

功能模块	技术实现
🎞 历史弹幕	Redis List 存储，按时间排序展示
📡 实时弹幕	WebSocket 双向通信 + 广播
🚫 敏感词过滤	Redis Set 管理敏感词，系统提醒用户
🚦 弹幕防刷限频	Redis 键限速，每人 2 秒 1 条
📦 持久化存储	Redis 弹幕每 30 秒批量写入 MySQL
🧑‍💼 管理接口	敏感词添加/删除/查看 REST 接口

🧱 技术栈

层级	技术	说明
后端	Spring Boot	主体开发框架
通信	WebSocket	实时弹幕传输
缓存	Redis	弹幕缓存、限频控制
数据库	MySQL	弹幕历史存储
前端	HTML + JS	视频播放 + 弹幕显示

🗃️ 弹幕数据模型（MySQL）

CREATE TABLE danmu (id BIGINT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,video_id BIGINT NOT NULL,user_id VARCHAR(50),text VARCHAR(255),time_in_video DOUBLE,send_time DATETIME
);

☁️ Redis 数据结构设计

Key	类型	示例值
`danmu:video:{videoId}`	List	弹幕 JSON，按时间顺序
`filter:words`	Set	管理敏感词
`limit:user:{userId}`	String	限制用户发送频率

☁️ Redis 存弹幕（实时 + 历史）

弹幕按 timeInVideo 入 Redis List
前端加载 Redis 弹幕，根据视频播放进度展示
每隔 30 秒自动将 Redis 弹幕落库并清除缓存

🔐 敏感词过滤系统（服务 + 接口）

🔧 Redis Filter Service

@Service
public class DanmuFilterService {@Autowired RedisTemplate<String, String> redis;public boolean containsForbidden(String text) {Set<String> words = redis.opsForSet().members("filter:words");return words != null && words.stream().anyMatch(text::contains);}
}

🔧 管理接口

@RestController
@RequestMapping("/api/filters")
public class FilterController {@Autowired RedisTemplate<String, String> redis;@PostMapping("/add")public String add(@RequestParam String word) {redis.opsForSet().add("filter:words", word);return "添加成功";}@PostMapping("/remove")public String remove(@RequestParam String word) {redis.opsForSet().remove("filter:words", word);return "删除成功";}@GetMapping("/list")public Set<String> list() {return redis.opsForSet().members("filter:words");}
}

🚦 弹幕限频控制

👮 Redis 限流器

@Service
public class DanmuRateLimitService {@Autowired RedisTemplate<String, String> redis;public boolean isTooFast(String userId) {String key = "limit:user:" + userId;if (redis.hasKey(key)) return true;redis.opsForValue().set(key, "1", Duration.ofSeconds(2));return false;}
}

🔄 定时将弹幕持久化到 MySQL

@Component
public class DanmuBackupTask {@Autowired RedisTemplate<String, String> redis;@Autowired DanmuRepository danmuRepo;Gson gson = new Gson();@Scheduled(fixedRate = 30000) // 每 30 秒public void flushToDb() {Set<String> keys = redis.keys("danmu:video:*");if (keys == null) return;for (String key : keys) {List<String> list = redis.opsForList().range(key, 0, -1);if (list == null || list.isEmpty()) continue;List<Danmu> danmus = list.stream().map(j -> gson.fromJson(j, Danmu.class)).toList();danmuRepo.saveAll(danmus);redis.delete(key); // 清空 Redis}}
}

📡 WebSocket 处理器（敏感词 + 限频 + 广播）

@ServerEndpoint("/ws/danmu/{videoId}/{userId}")
@Component
public class DanmuWebSocket {private static final Map<String, Session> sessions = new ConcurrentHashMap<>();private static DanmuFilterService filterService;private static DanmuRateLimitService rateLimitService;private static RedisTemplate<String, String> redis;@Autowiredpublic void setDeps(DanmuFilterService f, DanmuRateLimitService r, RedisTemplate<String, String> rt) {filterService = f;rateLimitService = r;redis = rt;}@OnOpenpublic void onOpen(Session session) {sessions.put(session.getId(), session);}@OnMessagepublic void onMessage(String msgJson, Session session,@PathParam("videoId") String videoId,@PathParam("userId") String userId) {Danmu danmu = new Gson().fromJson(msgJson, Danmu.class);danmu.setUserId(userId);danmu.setSendTime(LocalDateTime.now());// 限频if (rateLimitService.isTooFast(userId)) {sendTo(session, "[系统通知] 请勿频繁发送弹幕！");return;}// 敏感词if (filterService.containsForbidden(danmu.getText())) {sendTo(session, "[系统通知] 弹幕含违禁词，已屏蔽！");return;}// 存 Redisredis.opsForList().rightPush("danmu:video:" + videoId, new Gson().toJson(danmu));// 广播sessions.values().forEach(s -> sendTo(s, new Gson().toJson(danmu)));}private void sendTo(Session session, String msg) {try { session.getBasicRemote().sendText(msg); } catch (Exception e) {}}@OnClosepublic void onClose(Session session) {sessions.remove(session.getId());}
}

💻 前端弹幕逻辑（伪代码）

// 加载历史弹幕
fetch("/api/danmu/history?videoId=123").then(res => res.json()).then(data => {danmus = data.sort((a, b) => a.time - b.time);});setInterval(() => {const currentTime = video.currentTime;while (danmus.length && danmus[0].time <= currentTime) {showDanmu(danmus.shift().text);}
}, 200);// 连接 WebSocket
const ws = new WebSocket("ws://localhost:8080/ws/danmu/123/userA");
ws.onmessage = e => showDanmu(JSON.parse(e.data).text);// 发送弹幕
function sendDanmu(text) {ws.send(JSON.stringify({ text, time: video.currentTime }));
}

✅ 最终效果

功能	效果
实时弹幕	多用户同步，实时显示
历史弹幕	视频播放自动同步
敏感词拦截	系统通知+拦截广播
防刷控制	每 2 秒最多 1 条
持久化保障	弹幕定时入库

🧪 当前系统存在的缺点分析

分类	问题描述	影响	改进建议
🏗 架构	WebSocket 逻辑中 Redis 和 Spring Bean 注入依赖手动静态赋值	不规范，难维护，容易出错	使用 `@Component + @ServerEndpointExporter` 或 Spring WebSocket（STOMP）替代
💾 数据存储	Redis 弹幕写入后一次性 flush 到 MySQL，每次清空缓存	如果任务挂掉，数据可能丢失	采用 MQ（如 Kafka）异步写库，或采用 AOF 持久化增强安全性
🧍‍♂️ 用户控制	弹幕限频基于 Redis 键，粒度较粗（用户级 2 秒）	不能支持每用户每视频限频、动态限速	改为 Lua 脚本实现限流（滑动窗口或令牌桶）更精准
🔎 敏感词检测	整体为“包含”检测，容易误伤、无法处理变形词	用户体验下降 + 容易绕过	支持正则、Trie 树、拼音转写等模糊检测方案
📋 管理后台	敏感词接口无权限保护，任意人可添加/删除	高危漏洞	使用 Spring Security + 登录鉴权系统
📈 弹幕密度	当前只支持“每秒多条弹幕”的简单展示方式	弹幕重叠、遮挡，影响观看	加入轨道（轨迹）管理：每条弹幕分配不重复轨道并添加动画队列
📺 前端展示	弹幕展示样式较简单，没有封装动画、颜色、字体大小	不够炫酷，体验不如 B 站	使用 canvas 或独立 JS 弹幕引擎如 danmaku.js
📶 多节点支持	当前广播使用内存 Map 保存所有 Session	无法扩展多实例部署	引入消息中间件（如 Redis Pub/Sub、Kafka）实现弹幕广播中转
💬 消息格式	弹幕是纯文本，缺乏弹幕类型（滚动/顶端/底端）、颜色等字段	无法实现个性化弹幕样式	扩展弹幕数据结构支持样式字段：如 `{ text, type, color, fontSize }`

✅ 总结建议

优化方向	推荐技术
高可用架构	Spring WebSocket + Redis Pub/Sub + Kafka
数据安全	Redis AOF + MQ 异步写库
用户限频	Redis Lua 限流脚本（滑动窗口算法）
敏感词检测	DFA + 正则匹配 + 后台管理审查
前端动画	使用弹幕引擎库，如 `danmaku.js` / canvas 实现
安全控制	Spring Security + RBAC 管理员角色