一、背景?

??????我們實際系統(tǒng)中有很多操作，是不管做多少次，都應該產(chǎn)生一樣的效果或返回一樣的結(jié)果。?例如1. 前端重復提交選中的數(shù)據(jù)，應該后臺只產(chǎn)生對應這個數(shù)據(jù)的一個反應結(jié)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. 發(fā)送消息，也應該只發(fā)一次，同樣的短信發(fā)給用戶，用戶會哭的；4. 創(chuàng)建業(yè)務訂單，一次業(yè)務請求只能創(chuàng)建一個，創(chuàng)建多個就會出大問題等等很多重要的情況都需要冪等的特性來支持。?

二、冪等性概念?

??????冪等（idempotent、idempotence）是一個數(shù)學與計算機學概念，常見于抽象代數(shù)中。?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(jié)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).?更復雜的操作冪等保證是利用唯一交易號(流水號)實現(xiàn).?我的理解：冪等就是一個操作，不論執(zhí)行多少次，產(chǎn)生的效果和返回的結(jié)果都是一樣的?

三、技術(shù)方案?

1、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；
2、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) ；
3、唯一索引，防止新增臟數(shù)據(jù)。比如：支付寶的資金賬戶，支付寶也有用戶賬戶，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，所以一個用戶新增成功一個資金賬戶記錄。要點：唯一索引或唯一組合索引來防止新增數(shù)據(jù)存在臟數(shù)據(jù)（當表存在唯一索引，并發(fā)時新增報錯時，再查詢一次就可以了，數(shù)據(jù)應該已經(jīng)存在了，返回結(jié)果即可）；
4、token機制，防止頁面重復提交。業(yè)務要求：?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：?集群環(huán)境采用token加redis(redis單線程的，處理需要排隊)；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；
5、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，會死人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；?
6、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 name=#name#,version=version+1 where version=#version#如下圖(來自網(wǎng)上)；2. 通過條件限制 update table_xxx set avai_amount=avai_amount-#subAmount# where avai_amount-#subAmount# >= 0要求：quality-#subQuality# >= ，這個情景適合不用版本號，只更新是做數(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 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；

????7、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，這樣其實是把多線程并發(fā)的鎖的思路，引入多多個系統(tǒng)，也就是分布式系統(tǒng)中得解決思路。要點：某個長流程處理過程要求不能并發(fā)執(zhí)行，可以在流程執(zhí)行之前根據(jù)某個標志(用戶ID+后綴等)獲取分布式鎖，其他流程執(zhí)行時獲取鎖就會失敗，也就是同一時間該流程只能有一個能執(zhí)行成功，執(zhí)行完成后，釋放分布式鎖(分布式鎖要第三方系統(tǒng)提供)；

????8、?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(guān)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；

????9.、狀態(tài)機冪等——在設計單據(jù)相關(guān)的業(yè)務，或者是任務相關(guān)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?
????10、?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(jié)果；沒有處理過，進行相應處理，返回結(jié)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。?

四、總結(jié)

??????冪等與你是不是分布式高并發(fā)還有JavaEE都沒有關(guān)系。關(guān)鍵是你的操作是不是冪等的。一個冪等的操作典型如：把編號為5的記錄的A字段設置為0這種操作不管執(zhí)行多少次都是冪等的。一個非冪等的操作典型如：把編號為5的記錄的A字段增加1這種操作顯然就不是冪等的。要做到冪等性，從接口設計上來說不設計任何非冪等的操作即可。譬如說需求是：當用戶點擊贊同時，將答案的贊同數(shù)量+1。改為：當用戶點擊贊同時，確保答案贊同表中存在一條記錄，用戶、答案。贊同數(shù)量由答案贊同表統(tǒng)計出來。總之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，尤其是在像支付寶，銀行，互聯(lián)網(wǎng)金融公司等涉及的都是錢的系統(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，用戶體驗也不好。
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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的高并发下接口幂等性技术方案的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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