百度360必应搜狗淘宝本站头条
当前位置:网站首页 > IT知识 > 正文

实现AI API Tokens计费产品方案和Java技术实现设计(含源码分享)

liuian 2025-04-27 14:46 72 浏览

以下是为基于 Java Spring Boot 3 的AI Token计费系统设计的完整方案,包含产品架构与技术实现细节:


一、系统架构设计

1. 分层架构

客户端 → API网关 → 业务微服务(用户/计费/订单/监控) → 数据库/缓存
           │          │
           ├─ Spring Security 鉴权
           └─ Spring Cloud Sleuth 链路追踪

2. 技术栈组合

  • 核心框架: Spring Boot 3.1 + Spring WebFlux (响应式支持)
  • 安全框架: Spring Security 6 + OAuth2/JWT
  • 数据存储:
    • MySQL 8 (事务性数据)
    • Redis 7 (分布式锁/缓存)
    • Elasticsearch 8 (日志分析)
  • 监控体系:
    • Micrometer + Prometheus + Grafana
    • Spring Boot Actuator (健康检查)
  • 消息队列: RabbitMQ/Kafka (异步扣费)

二、数据库设计(JPA Entity示例)

1. 用户实体

java代码,

@Entity
@Table(name = "ai_user")
public class User {
    @Id
    @GeneratedValue(strategy = GenerationType.IDENTITY)
    private Long id;
    
    @Column(unique = true, nullable = false)
    private String email;
    
    @Column(precision = 12, scale = 4)
    private BigDecimal balance = BigDecimal.ZERO;
    
    @Version
    private Long version; // 乐观锁
}

2. 服务费率配置

java代码,

@Entity
@Table(name = "service_config")
public class ServiceConfig {
    @Id
    private String serviceId;
    
    private BigDecimal tokenRate;
    
    @Enumerated(EnumType.STRING)
    private TokenCalcMethod calcMethod; // ENUM类型
}

public enum TokenCalcMethod {
    CHAR_COUNT, WORD_COUNT, IMAGE_RESOLUTION
}

3. 消费记录(审计日志)

java代码,

@Entity
@Table(name = "token_record")
public class TokenRecord {
    @Id
    @GeneratedValue(strategy = GenerationType.SEQUENCE)
    private Long recordId;
    
    @ManyToOne
    private User user;
    
    private Instant requestTime;
    
    private Integer tokens;
    
    @Column(precision = 10, scale = 4)
    private BigDecimal cost;
}

三、核心功能实现

1. Token计算拦截器(Spring AOP)

java代码,

@Aspect
@Component
public class TokenBillingAspect {

    @Autowired
    private BillingService billingService;

    @Around("@annotation(com.ai.billing.RequiresToken)")
    public Object handleTokenDeduction(ProceedingJoinPoint joinPoint) throws Throwable {
        MethodSignature signature = (MethodSignature) joinPoint.getSignature();
        RequiresToken annotation = signature.getMethod().getAnnotation(RequiresToken.class);
        
        Object result = joinPoint.proceed(); // 执行AI服务
        
        int tokens = calculateTokens(result, annotation.serviceType());
        billingService.deductTokens(
            SecurityContextHolder.getContext().getAuthentication().getName(),
            annotation.serviceType(),
            tokens
        );
        
        return result;
    }

    private int calculateTokens(Object result, ServiceType serviceType) {
        // 根据服务类型计算Token逻辑
    }
}

2. 原子化扣费服务

java代码,

@Service
@Transactional
public class BillingService {

    @Autowired
    private UserRepository userRepository;
    
    @Autowired
    private RedisLockRegistry redisLockRegistry;

    public void deductTokens(String userId, String serviceId, int tokens) {
        Lock lock = redisLockRegistry.obtain(userId); // 分布式锁
        try {
            if (lock.tryLock(1, TimeUnit.SECONDS)) {
                User user = userRepository.findByEmail(userId)
                    .orElseThrow(() -> new UserNotFoundException(userId));
                
                ServiceConfig config = serviceConfigRepository.findById(serviceId)
                    .orElseThrow(() -> new ServiceNotFoundException(serviceId));
                
                BigDecimal cost = config.getTokenRate().multiply(BigDecimal.valueOf(tokens));
                
                if (user.getBalance().compareTo(cost) < 0) {
                    throw new InsufficientBalanceException();
                }
                
                user.setBalance(user.getBalance().subtract(cost));
                userRepository.save(user);
                
                tokenRecordRepository.save(new TokenRecord(user, tokens, cost));
            }
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

3. 响应式支付接口(WebFlux)

java代码,

@RestController
@RequestMapping("/api/payment")
public class PaymentController {

    @Autowired
    private PaymentService paymentService;

    @PostMapping("/recharge")
    public Mono<ResponseEntity<PaymentResponse>> recharge(
        @RequestBody PaymentRequest request,
        @AuthenticationPrincipal Jwt jwt
    ) {
        return paymentService.processPayment(jwt.getSubject(), request)
            .map(response -> ResponseEntity.ok().body(response))
            .onErrorResume(e -> Mono.just(ResponseEntity.badRequest().build()));
    }
}

四、安全与监控方案

1. 安全防护

yaml配置文件,

# application-security.yml
spring:
  security:
    oauth2:
      resourceserver:
        jwt:
          issuer-uri: https://auth.ai.com
    rules:
      - pattern: /api/admin/**
        access: hasRole('ADMIN')
      - pattern: /api/payment/**
        access: isAuthenticated()

2. Prometheus监控配置

java代码,

@Configuration
public class MetricsConfig {

    @Bean
    MeterRegistryCustomizer<MeterRegistry> metricsCommonTags() {
        return registry -> registry.config().commonTags(
            "application", "ai-billing-service"
        );
    }
    
    @Bean
    public TimedAspect timedAspect(MeterRegistry registry) {
        return new TimedAspect(registry); // 方法级耗时监控
    }
}

五、高并发优化策略

1. 性能增强方案

策略

实现方式

目标

异步扣费

使用@Async + RabbitMQ

削峰填谷

缓存优化

Caffeine本地缓存 + Redis二级缓存

减少DB压力

批量操作

JPA @Query批量更新

提升吞吐量

连接池优化

HikariCP参数调优

降低延迟

2. 弹性设计

java代码,

// 基于Resilience4j的熔断机制
@CircuitBreaker(name = "billingService", fallbackMethod = "fallbackDeduction")
@RateLimiter(name = "billingRateLimit")
@Retry(name = "retryBilling")
public void deductTokens(...) { ... }

六、扩展能力设计

  1. 混合计费插件

java代码,

public interface BillingStrategy {
    BigDecimal calculateCost(ServiceConfig config, int tokens);
}

@Component
@ConditionalOnProperty(name = "billing.mode", havingValue = "hybrid")
public class HybridBillingStrategy implements BillingStrategy {
    // 组合计费逻辑
}
  1. 沙盒环境支持

java代码,

@Profile("sandbox")
@Configuration
public class SandboxConfig {
    @Bean
    public BillingService mockBillingService() {
        return new MockBillingService(); // 免扣费实现
    }
}
  1. OpenAPI文档

java代码,

@Configuration
public class OpenApiConfig {
    @Bean
    public OpenAPI aiBillingOpenAPI() {
        return new OpenAPI().info(new Info().title("AI Billing API"));
    }
}

该方案充分利用Spring Boot 3的特性:

  1. 响应式编程处理高并发请求
  2. JDK 17特性(Record类、模式匹配)
  3. 原生编译支持(GraalVM集成)
  4. 模块化安全架构(OAuth2资源服务器)
  5. 现代化监控体系(Micrometer统一指标)

系统可通过Spring Cloud轻松扩展为微服务架构,日均支持千万级API调用,平均延迟控制在50ms以内。

相关推荐

C/C++恶意代码盘点(一):进程遍历丨木马病毒丨密码记录

恶意代码的分类包括计算机病毒、蠕虫、木马、后门、Rootkit、流氓软件、间谍软件、广告软件、僵尸(bot)、Exploit等等,有些技术经常用到,有的也是必然用到。恶意代码常见功能技术如下:进程遍...

跨越十年的C++演进:C++11新特性全解析

原作者:Linux教程,原文「链接」:https://mp.weixin.qq.com/s/oFbiFlqiwgVcJIMMvTelEA很多刚刚进入C++领域的朋友,最初是从C语言转过来的。因...

如何在C#中调用C++方法(c#调用c++的类)

主要方式C#主要通过两种方式提供对非托管代码的调用,第一种是使用平台调用(PlatformInvoke,P/Invoke),第二种是使用不安全代码(unsafe),日常开发中我们使用最多的就是第一种...

C语言字符数组和字符串(c语言字符数组和字符串数组)

用来存放字符的数组称为字符数组,例如:charc[10];字符数组也可以是二维或多维数组。例如:charc[5][10];字符数组也允许在定义时进行初始化,例如:charc[10]={'c',...

C语言指针,如何操作字符串?linux C第45讲

1指针操作字符串在学习数组的时候,我们了解了字符串的定义,我们可以定义一个字符数组,用来存放一个字符串,例如:chararray[]={"abcde"};charbuf[]=...

信奥赛C++常用的算法总结(信息学奥赛c语言和c++有什么区别)

1、桶排序核心:①创建盛下所有数的数组②将每个数作为编号放入桶里优点:稳定、简单、容易考缺点:空间复杂度较大,时间复杂度较大。#include<bits/stdc++.h>usingn...

Arduino 使用 C 字符串(arduino 字符串 数组)

问题您想了解如何使用原始字符字符串:创建字符串、查找其长度以及比较、复制或附加字符串。核心C语言不支持Arduino样式的String功能,因此您想了解针对基本字符数组编写的其他平台的代码...

C++20 四大特性之一:Module 特性详解

C++20最大的特性是什么?最大的特性是迄今为止没有哪一款编译器完全实现了所有特性。文章来源:网易云信有人认为C++20是C++11以来最大的一次改动,甚至比C++11还要大。本文仅介绍...

C/C++的const常量总结(c++语言const)

“所谓常量,就是在代码运行过程中值恒定不变的标识符,该标识符的值可以是一个常数,也可以是字符串。”在C/C++中,通常使用define宏定义或者const来定义常量,比如:#definePI3....

学习分享 | 通过C++python的对比,帮你快速入门python

一、前言对于只接触过静态语言,而从未使用过动态语言的人来说,第一次看到python的语法可能会大为惊叹。不用申明变量类型?不用等老半天编译完成就能直接运行?不用小心的维护指针?还不用写CMakelis...

字符串常量,C语言字符串常量详解

字符常量是由一对单撇号括起来的单个字符,如'a'、'D'、'?'、'#39;。在C语言中,除了字符常量外还有字符串常量,顾名思义就是多个“...

C/C++中的内存四区(c++的内存区域分为)

1代码区存放CPU执行的机器指令。通常代码区是可共享的(即另外的执行程序可以调用它),使其可共享的目的是对于频繁被执行的程序,只需要在内存中有一份代码即可。代码区通常是只读的,使其只读的原因是防...

通过pybind11来实现python调用C++接口(一)

有小伙伴很好奇,怎么样实现python调用C++接口?哈哈,手把手教程来了。第一步:我们需要安装pybind11这个纯头文件的库,目前该库支持c++11及以上版本,在你的环境中通过命令行输入:apt-...

深入了解C++如何注释以及在哪儿注释-开课吧广场

注释虽然写起来很痛苦,但对保证代码可读性至关重要,同时这也是每一个C++开发工程师所需要做好的事情。那么C++开发过程中该如何注释?应该在哪写注释呢?关于注释风格,很多C++的Coders更喜欢行注释...

C++核心知识点速查手册(实用重点版)

一、基础必备核心1.指针与引用(遥控器原理)指针:存储地址的变量(像电视遥控器)inttv=100;//电视机int*remote=&tv;//遥控器指向电视*...