SpringBoot实现接口幂等性的4种方案

一、什么是幂等性

幂等是一个数学与计算机学概念，在数学中某一元运算为幂等时，其作用在任一元素两次后会和其作用一次的结果相同。
在计算机中编程中，一个幂等操作的特点是其任意多次执行所产生的影响均与一次执行的影响相同。幂等函数或幂等方法是指可以使用相同参数重复执行，并能获得相同结果的函数。这些函数不会影响系统状态，也不用担心重复执行会对系统造成改变。

二、什么是接口幂等性

在HTTP/1.1中，对幂等性进行了定义。它描述了一次和多次请求某一个资源对于资源本身应该具有同样的结果（网络超时等问题除外），即第一次请求的时候对资源产生了副作用，但是以后的多次请求都不会再对资源产生副作用。
这里的副作用是不会对结果产生破坏或者产生不可预料的结果。也就是说，其任意多次执行对资源本身所产生的影响均与一次执行的影响相同。

三、为什么需要实现幂等性

在接口调用时一般情况下都能正常返回信息不会重复提交，不过在遇见以下情况时可以就会出现问题，如：

前端重复提交表单：在填写一些表格时候，用户填写完成提交，很多时候会因网络波动没有及时对用户做出提交成功响应，致使用户认为没有成功提交，然后一直点提交按钮，这时就会发生重复提交表单请求。
用户恶意进行刷单：例如在实现用户投票这种功能时，如果用户针对一个用户进行重复提交投票，这样会导致接口接收到用户重复提交的投票信息，这样会使投票结果与事实严重不符。
接口超时重复提交：很多时候 HTTP 客户端工具都默认开启超时重试的机制，尤其是第三方调用接口时候，为了防止网络波动超时等造成的请求失败，都会添加重试机制，导致一个请求提交多次。
消息进行重复消费：当使用 MQ 消息中间件时候，如果发生消息中间件出现错误未及时提交消费信息，导致发生重复消费。

使用幂等性最大的优势在于使接口保证任何幂等性操作，免去因重试等造成系统产生的未知的问题。

四、引入幂等性后对系统的影响

幂等性是为了简化客户端逻辑处理，能放置重复提交等操作，但却增加了服务端的逻辑复杂性和成本，其主要是：

把并行执行的功能改为串行执行，降低了执行效率。
增加了额外控制幂等的业务逻辑，复杂化了业务功能；

所以在使用时候需要考虑是否引入幂等性的必要性，根据实际业务场景具体分析，除了业务上的特殊要求外，一般情况下不需要引入的接口幂等性。

五、Restful API 接口的幂等性

现在流行的 Restful 推荐的几种 HTTP 接口方法中，分别存在幂等行与不能保证幂等的方法，如下：

√满足幂等
x不满足幂等
-可能满足也可能不满足幂等，根据实际业务逻辑有关

方法类型	是否幂等	描述
Get	√	Get 方法用于获取资源。其一般不会也不应当对系统资源进行改变，所以是幂等的。
Post	×	Post 方法一般用于创建新的资源。其每次执行都会新增数据，所以不是幂等的。
Put	-	Put 方法一般用于修改资源。该操作则分情况来判断是不是满足幂等，更新操作中直接根据某个值进行更新，也能保持幂等。不过执行累加操作的更新是非幂等。
Delete	-	Delete 方法一般用于删除资源。该操作则分情况来判断是不是满足幂等，当根据唯一值进行删除时，删除同一个数据多次执行效果一样。不过需要注意，带查询条件的删除则就不一定满足幂等了。例如在根据条件删除一批数据后，这时候新增加了一条数据也满足条件，然后又执行了一次删除，那么将会导致新增加的这条满足条件数据也被删除。

六、如何实现幂等性

方案一：数据库唯一主键

方案描述

数据库唯一主键的实现主要是利用数据库中主键唯一约束的特性，一般来说唯一主键比较适用于“插入”时的幂等性，其能保证一张表中只能存在一条带该唯一主键的记录。
使用数据库唯一主键完成幂等性时需要注意的是，该主键一般来说并不是使用数据库中自增主键，而昨接口，测试是否只有第一次能否执行成功。

import org.junit.Assert;
import org.junit.Test;
import org.junit.runner.RunWith;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;
import org.springframework.http.MediaType;
import org.springframework.test.context.junit4.SpringRunner;
import org.springframework.test.web.servlet.MockMvc;
import org.springframework.test.web.servlet.request.MockMvcRequestBuilders;
import org.springframework.test.web.servlet.setup.MockMvcBuilders;
import org.springframework.web.context.WebApplicationContext;

@Slf4j
@SpringBootTest
@RunWith(SpringRunner.class)
public class IdempotenceTest {

 @Autowired
 private WebApplicationContext webApplicationContext;

 @Test
 public void interfaceIdempotenceTest() throws Exception {
  // 初始化 MockMvc
  MockMvc mockMvc = MockMvcBuilders.webAppContextSetup(webApplicationContext).build();
  // 调用获取 Token 接口
  String token = mockMvc.perform(MockMvcRequestBuilders.get("/token")
    .accept(MediaType.TEXT_HTML))
    .andReturn()
    .getResponse().getContentAsString();
  log.info("获取的 Token 串：{}", token);
  // 循环调用 5 次进行测试
  for (int i = 1; i <= 5; i++) {
   log.info("第{}次调用测试接口", i);
   // 调用验证接口并打印结果
   String result = mockMvc.perform(MockMvcRequestBuilders.post("/test")
     .header("token", token)
     .accept(MediaType.TEXT_HTML))
     .andReturn().getResponse().getContentAsString();
   log.info(result);
   // 结果断言
   if (i == 0) {
    Assert.assertEquals(result, "正常调用");
   } else {
    Assert.assertEquals(result, "重复调用");
   }
  }
 }

}

显示如下：
[main] IdempotenceTest: 获取的 Token 串：980ea707-ce2e-456e-a059-0a03332110b4
[main] IdempotenceTest: 第1次调用测试接口
[main] IdempotenceTest: 正常调用
[main] IdempotenceTest: 第2次调用测试接口
[main] IdempotenceTest: 重复调用
[main] IdempotenceTest: 第3次调用测试接口
[main] IdempotenceTest: 重复调用
[main] IdempotenceTest: 第4次调用测试接口
[main] IdempotenceTest: 重复调用
[main] IdempotenceTest: 第5次调用测试接口
[main] IdempotenceTest: 重复调用

八、最后总结

幂等性是开发当中很常见也很重要的一个需求，尤其是支付、订单等与金钱挂钩的服务，保证接口幂等性尤其重要。在实际开发中，我们需要针对不同的业务场景我们需要灵活的选择幂等性的实现方式：

对于下单等存在唯一主键的，可以使用“唯一主键方案”的方式实现。
对于更新订单状态等相关的更新场景操作，使用“乐观锁方案”实现更为简单。
对于上下游这种，下游请求上游，上游服务可以使用“下游传递唯一序列号方案”更为合理。
类似于前端重复提交、重复下单、没有唯一ID号的场景，可以通过 Token 与 Redis 配合的“防重 Token 方案”实现更为快捷。

上面只是给与一些建议，再次强调一下，实现幂等性需要先理解自身业务需求，根据业务逻辑来实现这样才合理，处理好其中的每一个结点细节，完善整体的业务流程设计，才能更好的保证系统的正常运行。最后做一个简单总结，然后本博文到此结束，如下：

方案名称	适用方法	实现复杂度	方案缺点
数据库唯一主键	插入操作删除操作	简单	只能用于插入操作；- 只能用于存在唯一主键场景；
数据库乐观锁	更新操作	简单	只能用于更新操作；- 表中需要额外添加字段；
请求序列号	插入操作更新操作删除操作	简单	需要保证下游生成唯一序列号；- 需要 Redis 第三方存储已经请求的序列号；
防重 Token 令牌	插入操作更新操作删除操作	适中	需要 Redis 第三方存储生成的 Token 串；

到此这篇关于SpringBoot实现接口幂等性的4种方案的文章就介绍到这了,更多相关SpringBoot 接口幂等性内容请搜索社区以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持社区！