博主負責的項目報了一個問題，用戶操作回退失效。我們的設計里，操作回退是回到操作前的狀態。經過查看日志發現，用戶之前的操作做了兩次，也就是說提交操作的接口被調用了兩次，導致之用戶上一次的狀態和這一次的狀態是一樣的，所以操作回退是沒有問題的，問題出在了操作的接口被調用了兩次。
對於防止重復提交，是放在前端控制的，用戶點擊完按鈕之后，后台返回成功的結果，按鈕就不可見，實踐證明，客戶端的限制操作不是絕對可靠的。
針對上面的場景，就引入了今天的問題，什么是接口冪等性？如何保證接口冪等性？
什么是接口冪等性？
首先看看冪等性的概念：
冪等性原本是數學上的概念，用在接口上就可以理解為：同一個接口，多次發出同一個請求，必須保證操作只執行一次。 調用接口發生異常並且重復嘗試時，總是會造成系統所無法承受的損失，所以必須阻止這種現象的發生。
比如下面這些情況，如果沒有實現接口冪等性會有很嚴重的后果： 支付接口，重復支付會導致多次扣錢 ；訂單接口，同一個訂單可能會多次創建。
為什么會產生接口冪等性問題？
那么，什么情況下，會產生接口冪等性的問題呢？
- 網絡波動, 可能會引起重復請求
- 用戶重復操作,用戶在操作時候可能會無意觸發多次下單交易,甚至沒有響應而有意觸發多次交易應用
- 使用了失效或超時重試機制(Nginx重試、RPC重試或業務層重試等)
- 頁面重復刷新
- 使用瀏覽器后退按鈕重復之前的操作,導致重復提交表單
- 使用瀏覽器歷史記錄重復提交表單
- 瀏覽器重復的HTTP請求
- 定時任務重復執行
- 用戶雙擊提交按鈕
如何保證接口冪等性？
那么最關鍵的來了，如何保證接口冪等性？
解決辦法分為兩個方向，一個方向是客戶端防止重復調用，一個是服務端進行校驗。當然，客戶端防止重復提交並不是絕對可靠的，優點是實現起來比較簡單。
- 按鈕只可操作一次
一般是提交后把按鈕置灰或loding狀態,消除用戶因為重復點擊而產生的重復記錄,比如添加操作,由於點擊兩次而產生兩條記錄
- token機制
功能上允許重復提交,但要保證重復提交不產生副作用,比如點擊n次只產生一條記錄,具體實現就是進入頁面時申請一個token,然后后面所有的請求都帶上這個token,后端根據token來避免重復請求。
- 使用Post/Redirect/Get模式
在提交后執行頁面重定向,這就是所謂的Post-Redirect—Get(PRG)模式,簡單來說就是當用戶提交連表單后,跳轉到一個重定向的信息頁面,這樣就避免用戶按F5刷新導致的重復提交,而且也不會出現瀏覽器表單重復提交的警告,也能消除按瀏覽器前進和后退導致同樣重復提交的問題。
- 在session存放特殊標志
在服務端,生成一個唯一的標識符,將它存入session,同時前端獲取這個標識符的值將它寫入表單的隱藏中,用於用戶輸入信息后點擊一起提交,在服務器端,獲取表單中隱藏字段的值,與session中的唯一標識符比較,相等說明是首次提交,就處理本次請求,然后將session中的唯一標識符移除,不相等則表示是重復提交,不再做處理。
- 使用唯一索引防止新增臟數據
利用數據庫唯一索引機制,當數據重復時,插入數據庫會拋出異常,保證不會出現臟數據。
- 樂觀鎖
如果更新已有數據,可以進行加鎖更新,也可以設計表結構時使用樂觀鎖,通過version來做樂觀鎖,這樣既能保證執行效率,又能保證冪等, 樂觀鎖的version版本在更新業務數據要自增
update table set version = version + 1 where id = #{id} and version = #{version}
示例: 當有重復請求的時候,第一個請求會獲取當前商品的version版本號,得到的version為1,緊接着由於第一個請求還沒更新商品的version,第二個請求獲取的version依然也是1, 這時候第一個請求操作更新的時候帶上version並作為條件並且自增更新,這時候商品的version就會變成2,當第二個請求去操作更新的時候明顯version不一致導致更新失敗。
- select + insert or update or delete
該方案就是操作之前先查詢一下,符合要求再插入,該方案在沒有並發的系統中可以解決冪等問題，在單JVM有並發的時候可以用JVM加鎖來保證冪等性,在分布式環境它是無法保證冪等性,可以使用分布式來保證。
- 分布式鎖
如果是分布是系統，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(redis或zookeeper)，在業務系統插入數據或者更新數據，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並發的鎖的思路，引入多多個系統，也就是分布式系統中得解決思路。要點：某個長流程處理過程要求不能並發執行，可以在流程執行之前根據某個標志(用戶ID+后綴等)獲取分布式鎖，其他流程執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行成功，執行完成后，釋放分布式鎖(分布式鎖要第三方系統提供)。
- 狀態機冪等
在設計單據相關的業務，或者是任務相關的業務，肯定會涉及到狀態機(狀態變更圖)，就是業務單據上面有個狀態，狀態在不同的情況下會發生變更，一般情況下存在有限狀態機，這時候，如果狀態機已經處於下一個狀態，這時候來了一個上一個狀態的變更，理論上是不能夠變更的，這樣的話，保證了有限狀態機的冪等。注意：訂單等單據類業務，存在很長的狀態流轉，一定要深刻理解狀態機，對業務系統設計能力提高有很大幫助 。
- 防重表
以支付為例: 使用唯一主鍵去做防重表的唯一索引,比如使用訂單號作為防重表的唯一索引,每一次請求都根據訂單號向防重表中插入一條數據,插入成功說明可以處理后面的業務,當處理完業務邏輯之后刪除防重表中的訂單號數據,后續如果有重復請求,則會因為防重表唯一索引原因導致插入失敗,直接返回操作失敗,直到第一次請求返回結果,可以看出防重表作用就是加鎖的功能。
注: 最好結合狀態機冪等先判斷一下
- 緩沖隊列
將請求都快速地接收下來后放入緩沖隊列中,后續使用異步任務處理隊列中的數據,過濾掉重復的請求,該解決方案優點是同步處理改成異步處理、高吞吐量,缺點則是不能及時地返回請求結果,需要后續輪詢得處理結果。
- 全局唯一號
比如通過source來源 + 唯一序列號傳入給后端，后端來判斷請求是否重復,在並發時只能處理一個請求,其他相同並發請求要么返回請求重復,要么等待 前面請求執行完成后再執行。
參考：
【1】：什么是接口的冪等性，如何實現接口冪等性？一文搞定
【2】：分布式系統中接口的冪等性
【3】：高並發下接口冪等性解決方案