冪等性問題和解決方法

在實際的開發項目中,一個對外暴露的接口往往會面臨很多次請求。這就需要考慮到一個冪等性問題。

冪等性

冪等性的概念是:任意多次執行所產生的影響均與一次執行的影響相同,即無論你請求了多少次,對數據庫的影響都只能有一次,不能重複處理。

所以,按照上面的理解,每次執行的結果都會發生變化,就是非冪等的。如下面三條sql,只有第三條是非冪等的。

SELECT col1 FROM tab1 WHER col2=2,無論執行多少次都不會改變狀態,是天然的冪等。

UPDATE tab1 SET col1=1 WHERE col2=2,無論執行成功多少次狀態都是一致的,因此也是冪等操作。

UPDATE tab1 SET col1=col1+1 WHERE col2=2,每次執行的結果都會發生變化,這種不是冪等的。

http和冪等性

這裏就可以牽扯到http請求了。http請求的get方法是冪等性的,因爲不會對數據庫造成更改影響,每次返回的數據都一致。而post請求是非冪等的,因爲每請求一次都會添加一條數據

(按restful規範,post常規是添加數據時使用。當然,也有例外,我們有的時候可能需要把查詢方法改造成 POST 方法。比如,超長(1k)的 GET URL 使用 POST 方法來替代,因爲 GET 受到 URL 長度的限制。雖然,它不符合冪等性,但是它是一種折中的方案。)

因此 根據restful的規範,http的請求會有以下是否冪等性的判斷。

Http method 操作 是否冪等
get 獲取數據
post 新建數據 ×
put 更新所有數據
patch 更新部分數據 ×
delete 刪除資源

爲什麼要設計冪等性的服務

冪等可以使得客戶端邏輯處理變得簡單,但是卻以服務邏輯變得複雜爲代價。滿足冪等服務的需要在邏輯中至少包含兩點:

  1. 首先去查詢上一次的執行狀態,如果沒有則認爲是第一次請求
  2. 在服務改變狀態的業務邏輯前,保證防重複提交的邏輯

冪等的不足

冪等是爲了簡化客戶端邏輯處理,卻增加了服務提供者的邏輯和成本,是否有必要,需要根據具體場景具體分析,因此除了業務上的特殊要求外,儘量不提供冪等的接口。

  1. 增加了額外控制冪等的業務邏輯,複雜化了業務功能;
  2. 把並行執行的功能改爲串行執行,降低了執行效率。

冪等性解決方案

  1. 防重表
    數據庫建立唯一性索引,可以保證最終插入數據庫的只有一條數據(比如訂單表對訂單號進行唯一索引,所有重複提交可能產生同一個訂單號的都會被拆除。當然,訂單號要按你自己的設定走,一般訂單號設計會是時間戳加迭代。那麼如果是這樣,創建仍然不能保證冪等,具體根據業務需求來判定建立的唯一索引位置)
  2. token令牌機制,
    分爲兩個階段,獲取token和使用token。每次接口請求前先獲取一個token,然後再下次請求的時候在請求的header體中加上這個token,後臺進行驗證,如果驗證通過刪除token,下次請求再次判斷token。如果使用上redis緩存,流程圖會是這樣。在這裏插入圖片描述
  3. 先查詢後判斷,
    首先通過查詢數據庫是否存在數據,如果存在證明已經請求過了,直接拒絕該請求,如果沒有存在,就證明是第一次進來,直接放行。
  4. 支付緩衝區
    把訂單的支付請求都快速地接下來,一個快速接單的緩衝管道。後續使用異步任務處理管道中的數據,過濾掉重複的待支付訂單。優點是同步轉異步,高吞吐。不足是不能及時地返回支付結果,需要後續監聽支付結果的異步返回。(一般支付都是採用這種方式)
  5. 悲觀鎖或者樂觀鎖。
    悲觀鎖可以保證每次for update的時候其他sql無法update數據(在數據庫引擎是innodb的時候,select的條件必須是唯一索引,防止鎖全表)
    樂觀鎖,一般通過version來做樂觀鎖,這樣既能保證執行效率,又能保證冪等。例如: UPDATE tab1 SET col1=1,version=version+1 WHERE version=#version# 不過,樂觀鎖存在失效的情況,就是常說的ABA問題,不過如果version版本一直是自增的就不會出現ABA的情況。(ABA可以查看這篇文章鏈接,關於CAS機制可以看這篇鏈接
  6. 分佈式鎖
    防重表可以使用分佈式鎖代替,比如Redis。訂單發起支付請求,支付系統會去Redis緩存中查詢是否存在該訂單號的Key,如果不存在,則向Redis增加Key爲訂單號。查詢訂單支付已經支付,如果沒有則進行支付,支付完成後刪除該訂單號的Key。通過Redis做到了分佈式鎖,只有這次訂單訂單支付請求完成,下次請求才能進來。相比去重表,將放併發做到了緩存中,較爲高效。思路相同,同一時間只能完成一次支付請求。
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