技术选型与架构设计

后端采用Java Spring Boot框架，提供RESTful API接口。数据库使用MySQL 8.0，支持事务处理和复杂查询。实时互动部分采用WebSocket协议，视频直播使用第三方CDN服务集成（如阿里云直播）。前端可采用Vue.js+Element UI构建响应式界面。

数据库核心表结构

CREATE TABLE `course` (
  `id` bigint NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `title` varchar(100) NOT NULL,
  `cover_url` varchar(255) DEFAULT NULL,
  `teacher_id` bigint NOT NULL,
  `start_time` datetime NOT NULL,
  `status` tinyint DEFAULT '0' COMMENT '0-未开始 1-直播中 2-已结束',
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4;

CREATE TABLE `live_stream` (
  `id` bigint NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `course_id` bigint NOT NULL,
  `push_url` varchar(255) NOT NULL,
  `play_url` varchar(255) NOT NULL,
  `stream_key` varchar(100) NOT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`),
  UNIQUE KEY `idx_course` (`course_id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4;

实时互动实现方案

通过Spring WebSocket建立双向通信通道，处理文字聊天和实时问答。使用Redis的发布/订阅功能实现消息广播，保证分布式环境下的消息同步。关键代码示例：

@Configuration
@EnableWebSocketMessageBroker
public class WebSocketConfig implements WebSocketMessageBrokerConfigurer {
    @Override
    public void configureMessageBroker(MessageBrokerRegistry config) {
        config.enableSimpleBroker("/topic");
        config.setApplicationDestinationPrefixes("/app");
    }

    @Override
    public void registerStompEndpoints(StompEndpointRegistry registry) {
        registry.addEndpoint("/ws").setAllowedOrigins("*");
    }
}

直播流处理流程

1. 创建直播时生成推流地址和播放地址
2. 教师端使用OBS等工具推流到CDN
3. 学生端通过HLS协议拉流播放
4. 系统监听CDN回调事件更新直播状态

public LiveStream createStream(Course course) {
    String streamKey = UUID.randomUUID().toString();
    String pushUrl = "rtmp://push.domain.com/app/" + streamKey;
    String playUrl = "https://play.domain.com/" + streamKey + ".m3u8";
    
    LiveStream stream = new LiveStream();
    stream.setCourseId(course.getId());
    stream.setPushUrl(pushUrl);
    stream.setPlayUrl(playUrl);
    stream.setStreamKey(streamKey);
    return liveStreamRepository.save(stream);
}

高并发优化策略

MySQL层面采用读写分离架构，使用ShardingSphere进行分库分表。缓存热点数据到Redis，设置合理的过期策略。消息队列采用RocketMQ削峰填谷，异步处理非实时操作。前端通过节流防抖控制请求频率。

安全防护措施

接口权限控制采用Spring Security + JWT方案。敏感数据如推流密钥进行AES加密存储。视频流启用Token鉴权机制，防止未授权访问。数据库操作使用PreparedStatement防止SQL注入。