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我們先來談下冪等的概念

抽象概念

冪等（idempotent、idempotence）是一個(gè)數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)學(xué)概念，常見于抽象代數(shù)中。

在編程中，一個(gè)冪等操作的特點(diǎn)是其任意多次執(zhí)行所產(chǎn)生的影響均與一次執(zhí)行的影響相同。冪等函數(shù)，或冪等方法，是指可以使用相同參數(shù)重復(fù)執(zhí)行，并能獲得相同結(jié)果的函數(shù)。這些函數(shù)不會(huì)影響系統(tǒng)狀態(tài)，也不用擔(dān)心重復(fù)執(zhí)行會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成改變。例如，getUsername()和setTrue()函數(shù)就是一個(gè)冪等函數(shù)。

用通俗的話講：就是針對(duì)一個(gè)操作，不管做多少次，產(chǎn)生效果或返回的結(jié)果都是一樣的

舉幾個(gè)例子：

比如前端對(duì)同一表單數(shù)據(jù)的重復(fù)提交，后臺(tái)應(yīng)該只會(huì)產(chǎn)生一個(gè)結(jié)果

比如我們發(fā)起一筆付款請(qǐng)求，應(yīng)該只扣用戶賬戶一次錢，當(dāng)遇到網(wǎng)絡(luò)重發(fā)或系統(tǒng)bug重發(fā)，也應(yīng)該只扣一次錢

比如發(fā)送消息，也應(yīng)該只發(fā)一次，同樣的短信如果多次發(fā)給用戶，用戶會(huì)崩潰

比如創(chuàng)建業(yè)務(wù)訂單，一次業(yè)務(wù)請(qǐng)求只能創(chuàng)建一個(gè)，不能出現(xiàn)創(chuàng)建多個(gè)訂單

還有很多諸如此類的，這些邏輯都需要冪等的特性來支持。

實(shí)現(xiàn)冪等性的技術(shù)方案

查詢操作

查詢一次和查詢多次，在數(shù)據(jù)不變的情況下，查詢結(jié)果是一樣的，select是天然的冪等操作。

刪除操作

刪除操作也是冪等的，刪除一次和多次刪除都是把數(shù)據(jù)刪除。(注意可能返回結(jié)果不一樣，刪除的數(shù)據(jù)不存在，返回0，刪除的數(shù)據(jù)多條，返回結(jié)果多個(gè))。

唯一索引，防止新增臟數(shù)據(jù)

拿資金賬戶和用戶賬戶來說，每個(gè)用戶只能有一個(gè)資金賬戶，怎么防止給用戶創(chuàng)建資金賬戶多個(gè)，那么給資金賬戶表中的用戶ID加唯一索引，在新增的時(shí)候只有一個(gè)能請(qǐng)求成功，剩下都會(huì)拋出唯一索引重復(fù)異常。比如org.springframework.dao.DuplicateKeyException，這時(shí)候再查詢一次就可以了，數(shù)據(jù)存在，返回結(jié)果

token機(jī)制，防止頁面重復(fù)提交

要求：頁面的數(shù)據(jù)只能被點(diǎn)擊提交一次

發(fā)生原因：由于重復(fù)點(diǎn)擊或者網(wǎng)絡(luò)重發(fā)，或者nginx重發(fā)等情況會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)被重復(fù)提交

解決辦法：

• 集群環(huán)境：采用token加redis

• 單JVM環(huán)境：采用token加redis或token加jvm內(nèi)存

處理流程：

• 數(shù)據(jù)提交前要向服務(wù)的申請(qǐng)token，token放到redis或jvm內(nèi)存，token有效時(shí)間

• 提交后后臺(tái)校驗(yàn)token，同時(shí)刪除token，生成新的token返回

token特點(diǎn)：要申請(qǐng)，一次有效性，可以限流

注意：redis要用刪除操作來判斷token，刪除成功代表token校驗(yàn)通過，如果用select+delete來校驗(yàn)token，存在并發(fā)問題，不建議使用

悲觀鎖

獲取數(shù)據(jù)的時(shí)候加鎖獲取

select?*?from?table_xxx?where?id=’xxx’?for?update;

注意：id字段一定是主鍵或者唯一索引，不然是鎖表，會(huì)出事的。

悲觀鎖使用時(shí)一般伴隨事務(wù)一起使用，數(shù)據(jù)鎖定時(shí)間可能會(huì)很長(zhǎng)，根據(jù)實(shí)際情況選用

樂觀鎖

樂觀鎖只是在更新數(shù)據(jù)那一刻鎖表，其他時(shí)間不鎖表，所以相對(duì)于悲觀鎖，效率更高。

樂觀鎖的實(shí)現(xiàn)方式多種多樣可以通過version或者其他狀態(tài)條件：

1.通過版本號(hào)實(shí)現(xiàn)

update?table_xxx?set?name=#name#,version=version+1?where?version=#version#

2.通過條件限制

update?table_xxx?set?avai_amount=avai_amount-#subAmount#?where?avai_amount-#subAmount#?>=?0

要求：avai_amount-subAmount >=0

這個(gè)情景適合不用版本號(hào)，只更新是做數(shù)據(jù)安全校驗(yàn)，適合庫存模型，扣份額和回滾份額，性能更高。

注意：樂觀鎖的更新操作，最好用主鍵或者唯一索引來更新,這樣是行鎖，否則更新時(shí)會(huì)鎖表，上面兩個(gè)sql改成下面的兩個(gè)更好。

update?table_xxx?set?name=#name#,version=version+1?where?id=#id#?and?version=#version#update?table_xxx?set?avai_amount=avai_amount-#subAmount#?where?id=#id#?and? avai_amount-#subAmount#?>=?0

分布式鎖

還是拿插入數(shù)據(jù)的例子，如果是分布是系統(tǒng)，構(gòu)建全局唯一索引比較困難，例如唯一性的字段沒法確定，這時(shí)候可以引入分布式鎖，通過第三方的系統(tǒng)(redis或zookeeper)，在業(yè)務(wù)系統(tǒng)插入數(shù)據(jù)或者更新數(shù)據(jù)，獲取分布式鎖，然后做操作，之后釋放鎖，其實(shí)就是為了控制多線程并發(fā)的操作，也是分布式系統(tǒng)中經(jīng)常用到的解決思路。

select + insert

并發(fā)不高的后臺(tái)系統(tǒng)，或者一些任務(wù)JOB，為了支持冪等，支持重復(fù)執(zhí)行，簡(jiǎn)單的處理方法是，先查詢下一些關(guān)鍵數(shù)據(jù)，判斷是否已經(jīng)執(zhí)行過，在進(jìn)行業(yè)務(wù)處理，就可以了。

注意：核心高并發(fā)流程不要用這種方法。

狀態(tài)機(jī)冪等

在設(shè)計(jì)單據(jù)相關(guān)的業(yè)務(wù)，或者是任務(wù)相關(guān)的業(yè)務(wù)，肯定會(huì)涉及到狀態(tài)機(jī)(狀態(tài)變更圖)，就是業(yè)務(wù)單據(jù)上面有個(gè)狀態(tài)，狀態(tài)在不同的情況下會(huì)發(fā)生變更，一般情況下存在有限狀態(tài)機(jī)，這時(shí)候，如果狀態(tài)機(jī)已經(jīng)處于下一個(gè)狀態(tài)，這時(shí)候來了一個(gè)上一個(gè)狀態(tài)的變更，理論上是不能夠變更的，這樣的話，保證了有限狀態(tài)機(jī)的冪等。

注意：訂單等單據(jù)類業(yè)務(wù)，存在很長(zhǎng)的狀態(tài)流轉(zhuǎn)，一定要深刻理解狀態(tài)機(jī)，對(duì)業(yè)務(wù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力提高有很大幫助。

對(duì)外提供接口的api如何保證冪等

如銀聯(lián)提供的付款接口：需要接入商戶提交付款請(qǐng)求時(shí)附帶：source來源，seq序列號(hào)

source+seq在數(shù)據(jù)庫里面做唯一索引，防止多次付款，(并發(fā)時(shí)，只能處理一個(gè)請(qǐng)求)。

重點(diǎn)：

對(duì)外提供接口為了支持冪等調(diào)用，接口有兩個(gè)字段必須傳，一個(gè)是來源source，一個(gè)是來源方序列號(hào)seq，這個(gè)兩個(gè)字段在提供方系統(tǒng)里面做聯(lián)合唯一索引，這樣當(dāng)?shù)谌秸{(diào)用時(shí)，先在本方系統(tǒng)里面查詢一下，是否已經(jīng)處理過，返回相應(yīng)處理結(jié)果；沒有處理過，進(jìn)行相應(yīng)處理，返回結(jié)果。另外，歡迎關(guān)注公眾號(hào)Java筆記蝦，后臺(tái)回復(fù)“后端面試”，送你一份面試題寶典！

注意，為了冪等友好，一定要先查詢一下，是否處理過該筆業(yè)務(wù)，不查詢直接插入業(yè)務(wù)系統(tǒng)，會(huì)報(bào)錯(cuò)，但實(shí)際已經(jīng)處理了。

總結(jié)

冪等性應(yīng)該是合格程序員的一個(gè)基因，在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，是首要考慮的問題，尤其是在像第三方支付平臺(tái)，銀行，互聯(lián)網(wǎng)金融公司等涉及的網(wǎng)上資金系統(tǒng)，既要高效，數(shù)據(jù)也要準(zhǔn)確，所以不能出現(xiàn)多扣款，多打款等問題，這樣會(huì)很難處理，并會(huì)大大降低用戶體驗(yàn)。

（感謝閱讀，希望對(duì)你所有幫助)

來源：juejin.cn/post/6844903730546999304

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總結(jié)

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