何為冪等

概念

在編程中，一個冪等操作的特點是其任意多次執(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)重復執(zhí)行，并能獲得相同結果的函數(shù)。這些函數(shù)不會影響系統(tǒng)狀態(tài)，也不用擔心重復執(zhí)行會對系統(tǒng)造成改變。例如，“getUsername()和setTrue()”函數(shù)就是一個冪等函數(shù)。

用通俗的話講：就是針對一個操作，不管做多少次，產(chǎn)生效果或返回的結果都是一樣的

舉例

1. 前端對同一表單數(shù)據(jù)的重復提交，后臺應該只會產(chǎn)生一個結果。
2. 我們發(fā)起一筆付款請求，應該只扣用戶賬戶一次錢，當遇到網(wǎng)絡重發(fā)或系統(tǒng)bug重發(fā)，也應該只扣一次錢。
3. 創(chuàng)建業(yè)務訂單，一次業(yè)務請求只能創(chuàng)建一個，不能出現(xiàn)創(chuàng)建多個訂單。

還有很多諸如此類的，這些邏輯都需要冪等的特性來支持。

實現(xiàn)冪等性的技術方案

查詢場景

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

刪除場景

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

新增場景，使用唯一索引

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

表單提交場景，使用token

• 要求：
  頁面的數(shù)據(jù)只能被點擊提交一次

• 發(fā)生原因：
  由于重復點擊或者網(wǎng)絡重發(fā)，或者nginx重發(fā)等情況會導致數(shù)據(jù)被重復提交

• 解決辦法：

  1. 集群環(huán)境：采用token加redis
  2. 單JVM環(huán)境：采用token加redis或token加jvm內(nèi)存

• 處理流程：

  1. 數(shù)據(jù)提交前要向服務的申請token，token放到redis或jvm內(nèi)存，token有效時間
  2. 提交后后臺校驗token，同時刪除token，生成新的token返回

• token特點：
  要申請，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校驗通過，如果用select+delete來校驗token，存在并發(fā)問題，不建議使用。

更新場景（先查，后更新）

悲觀鎖

獲取數(shù)據(jù)的時候加鎖獲取 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，會出事的。悲觀鎖使用時一般伴隨事務一起使用，數(shù)據(jù)鎖定時間可能會很長，根據(jù)實際情況選用。

樂觀鎖

樂觀鎖只是在更新數(shù)據(jù)那一刻鎖表，其他時間不鎖表，所以相對于悲觀鎖，效率更高。樂觀鎖的實現(xiàn)方式多種多樣可以通過version或者其他狀態(tài)條件：

1. 通過版本號實現(xiàn)

UPDATE table_xxx 
SET
  USERNAME= 'name',
  VERSION_NO = VERSION_NO + 1
WHERE
  VERSION_NO = '先查出來的version';

2. 通過條件限制

UPDATE table_xxx 
SET 
  AVAI_AMOUNT = AVAI_AMOUNT - '要扣減的數(shù)量subAmount' 
WHERE 
  AVAI_AMOUNT - '要扣減的數(shù)量subAmount'  >= 0;

要求：AVAI_AMOUNT - '要扣減的數(shù)量subAmount' >= 0
這個情景適合不用版本號，該條件意思是數(shù)量不能扣負，是做數(shù)據(jù)安全校驗，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，否則更新時會鎖表，上面兩個sql改成下面的兩個更好：

UPDATE table_xxx 
SET
  USERNAME= 'username',
  VERSION_NO = VERSION_NO + 1
WHERE 
  UID = 'uid' AND
  VERSION_NO = '先查出來的version';

UPDATE table_xxx 
SET 
  AVAI_AMOUNT = AVAI_AMOUNT - '要扣減的數(shù)量subAmount' 
WHERE 
   UID = 'uid' AND
  AVAI_AMOUNT - '要扣減的數(shù)量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)不高的后臺系統(tǒng)，或者一些任務JOB，為了支持冪等，支持重復執(zhí)行，簡單的處理方法是，先查詢下一些關鍵數(shù)據(jù)，判斷是否已經(jīng)執(zhí)行過，在進行業(yè)務處理，就可以了。

注意：核心高并發(fā)流程不要用這種方法。

狀態(tài)機冪等

在設計單據(jù)相關的業(yè)務，或者是任務相關的業(yè)務，肯定會涉及到狀態(tài)機(狀態(tài)變更圖)，就是業(yè)務單據(jù)上面有個狀態(tài)，狀態(tài)在不同的情況下會發(fā)生變更，一般情況下存在有限狀態(tài)機，這時候，如果狀態(tài)機已經(jīng)處于下一個狀態(tài)，這時候來了一個上一個狀態(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)機的冪等。

注意：訂單等單據(jù)類業(yè)務，存在很長的狀態(tài)流轉(zhuǎn)，一定要深刻理解狀態(tài)機，對業(yè)務系統(tǒng)設計能力提高有很大幫助。

對外提供接口的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求時附帶：source來源，seq序列號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，只能處理一個請求)。

重點：
對外提供接口為了支持冪等調(diào)用，接口有兩個字段必須傳，一個是來源source，一個是來源方序列號seq，這個兩個字段在提供方系統(tǒng)里面做聯(lián)合唯一索引，這樣當?shù)谌秸{(diào)用時，先在本方系統(tǒng)里面查詢一下，是否已經(jīng)處理過，返回相應處理結果；沒有處理過，進行相應處理，返回結果。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，不查詢直接插入業(yè)務系統(tǒng)，會報錯，但實際已經(jīng)處理了。

最后總結

冪等性應該是合格程序員的一個基因，在設計系統(tǒng)時，是首要考慮的問題，尤其是在像第三方支付平臺，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)也要準確，所以不能出現(xiàn)多扣款，多打款等問題，這樣會很難處理，并會大大降低用戶體驗。

參考自http://www.itdecent.cn/p/cea3675a590b