1.什麼是冪等性
HTTP/1.1中對冪等性的定義是：一次和多次請求某一個資源對於資源本身應該具有同樣的結果（網絡超時等問題除外）。也就是說，其任意多次執行對資源本身所產生的影響均與一次執行的影響相同。
Methods can also have the property of “idempotence” in that (aside from error or expiration issues) the side-effects of N > 0 identical requests is the same as for a single request.
這裏需要關注幾個重點：
1、冪等不僅僅只是一次（或多次）請求對資源沒有副作用（比如查詢數據庫操作，沒有增刪改，因此沒有對數據庫有任何影響）。
2、冪等還包括第一次請求的時候對資源產生了副作用，但是以後的多次請求都不會再對資源產生副作用。
3、冪等關注的是以後的多次請求是否對資源產生的副作用，而不關注結果。
4、網絡超時等問題，不是冪等的討論範圍。
冪等性是系統服務對外一種承諾（而不是實現），承諾只要調用接口成功，外部多次調用對系統的影響是一致的。聲明爲冪等的服務會認爲外部調用失敗是常態，並且失敗之後必然會有重試。
2.什麼情況下需要冪等
業務開發中，經常會遇到重複提交的情況，無論是由於網絡問題無法收到請求結果而重新發起請求，或是前端的操作抖動而造成重複提交情況。 在交易系統，支付系統這種重複提交造成的問題有尤其明顯，比如：
1、用戶在APP上連續點擊了多次提交訂單，後臺應該只產生一個訂單；
2、向支付寶發起支付請求，由於網絡問題或系統BUG重發，支付寶應該只扣一次錢。 很顯然，聲明冪等的服務認爲，外部調用者會存在多次調用的情況，爲了防止外部多次調用對系統數據狀態的發生多次改變，將服務設計成冪等。
3.冪等VS防重
上面例子中小明遇到的問題，只是重複提交的情況，和服務冪等的初衷是不同的。重複提交是在第一次請求已經成功的情況下，人爲的進行多次操作，導致不滿足冪等要求的服務多次改變狀態。而冪等更多使用的情況是第一次請求不知道結果（比如超時）或者失敗的異常情況下，發起多次請求，目的是多次確認第一次請求成功，卻不會因多次請求而出現多次的狀態變化。
4.什麼情況下需要保證冪等性
以SQL爲例，有下面三種場景，只有第三種場景需要開發人員使用其他策略保證冪等性：
1、 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。
2、 UPDATE tab1 SET col1=1WHERE 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。
3、 UPDATE tab1 SET col1=col1+1WHERE col2=2，每次執行的結果都會發生變化，這種不是冪等的。
5.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
6.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。
7.保證冪等策略
冪等需要通過唯一的業務單號來保證。也就是說相同的業務單號，認爲是同一筆業務。使用這個唯一的業務單號來確保，後面多次的相同的業務單號的處理邏輯和執行效果是一致的。 下面以支付爲例，在不考慮併發的情況下，實現冪等很簡單：①先查詢一下訂單是否已經支付過，②如果已經支付過，則返回支付成功；如果沒有支付，進行支付流程，修改訂單狀態爲‘已支付’。
8.防重複提交策略
上述的保證冪等方案是分成兩步的，第②步依賴第①步的查詢結果，無法保證原子性的。在高併發下就會出現下面的情況：第二次請求在第一次請求第②步訂單狀態還沒有修改爲‘已支付狀態’的情況下到來。既然得出了這個結論，餘下的問題也就變得簡單：把查詢和變更狀態操作加鎖，將並行操作改爲串行操作。
8.1樂觀鎖
如果只是更新已有的數據，沒有必要對業務進行加鎖，設計表結構時使用樂觀鎖，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+1WHERE 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。（從網上找了一張圖片很能說明樂觀鎖，引用過來，出自Mybatis對樂觀鎖的支持）
8.2防重表
使用訂單號orderNo做爲去重表的唯一索引，每次請求都根據訂單號向去重表中插入一條數據。第一次請求查詢訂單支付狀態，當然訂單沒有支付，進行支付操作，無論成功與否，執行完後更新訂單狀態爲成功或失敗，刪除去重表中的數據。後續的訂單因爲表中唯一索引而插入失敗，則返回操作失敗，直到第一次的請求完成（成功或失敗）。可以看出防重表作用是加鎖的功能。
8.3分佈式鎖
這裏使用的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。
8.4token令牌
這種方式分成兩個階段：申請token階段和支付階段。 第一階段，在進入到提交訂單頁面之前，需要訂單系統根據用戶信息向支付系統發起一次申請token的請求，支付系統將token保存到Redis緩存中，爲第二階段支付使用。 第二階段，訂單系統拿着申請到的token發起支付請求，支付系統會檢查Redis中是否存在該token，如果存在，表示第一次發起支付請求，刪除緩存中token後開始支付邏輯處理；如果緩存中不存在，表示非法請求。 實際上這裏的token是一個信物，支付系統根據token確認，你是你媽的孩子。不足是需要系統間交互兩次，流程較上述方法複雜。
8.5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。
9總結
1.如果不是業務需求，儘量不要使用冪等性操作。
2.冪等需要通過唯一的業務單號來保證，其核心思想是把查詢和變更狀態操作加鎖，將並行操作改爲串行操作。
3.常用防重複提交策略：
3.1樂觀鎖——跟新已有數據，通過版本自增解決ABA問題。
3.2防重表——根據唯一業務單號，建表，利用數據庫主鍵不能重複來去重。
3.3分佈式鎖——可用來替代防重複表，整思路都可以理解爲加鎖。
3.4token令牌——需要分爲兩階段，一，申請token,存入redis,二，檢查redis中是否有這個token。缺點：設計複雜，需要系統兩次交互。
3.5緩衝區——使用消息中間件，過濾掉重複的訂單。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。