背景

最近在小組同學(xué)卷的受不了的情況下，我決定換一個方向卷去，在算法上還是認(rèn)命吧，跟他們差距太大了， 在最近一段時間偶然看到網(wǎng)上關(guān)于接口冪等性校驗的文章，在我一番思索下，發(fā)現(xiàn)他們的實現(xiàn)原理各有不同而且每種實現(xiàn)原理各有不同，加之最近恰好在學(xué)設(shè)計模式，我就在想怎樣利用設(shè)計模式讓我們可以隨意選擇不同的實現(xiàn)方式。在此聲明一下，筆者僅僅是一個學(xué)生，對于正式的業(yè)務(wù)流程開發(fā)并不太懂，只是利用自己現(xiàn)有的知識儲備，打造一個讓自己使用起來更方便的小demo， 如果有大佬覺得哪兒有問題，歡迎指出。

什么是冪等性

在數(shù)學(xué)領(lǐng)域中對于冪等性的解釋是 f(f(x)) = f(x) 即冪等元素x在函數(shù)f的多次作用下，其效果和在f的一次作用下相同。在編程上可以理解為，如果某個函數(shù)（方法）或接口被調(diào)用多次其行為結(jié)果和被調(diào)用一次相同，則這種函數(shù)或接口就具有冪等性。簡單舉個例子，==天然冪等性==：

假設(shè)對象Person中有個name屬性，有個

setName(Stringname){
this.name=name
}

的方法，那這個方法就是天然冪等的哦，你輸入相同的“小明”參數(shù)，不論你重復(fù)調(diào)用多少次都是將名字設(shè)置為“小明”，其對對象Person的影響都是一樣的。這就是天然冪等性。

==非冪等性==：還是拿對象Person舉例子，假設(shè)對象中有個age屬性，有個

increaseAge(){
this.age++;
}

方法，我們按正常的步驟一次一次調(diào)用是不會有問題的，如果調(diào)用者沒有控制好邏輯，一次流程重復(fù)調(diào)用好幾次，這時候影響效果和一次是有非常大區(qū)別，代碼編寫者以為它只會調(diào)用一次，結(jié)果出現(xiàn)了意外調(diào)用了很多次，恰好方法不具有冪等性，于是就會出現(xiàn)和預(yù)期不一樣的效果。這個方法本身是不具備冪等性的，我們可以修改這個方法，讓其傳入一個標(biāo)識符，每一次重復(fù)的請求會有相同的標(biāo)識符，方法內(nèi)部可以根據(jù)標(biāo)識符查數(shù)據(jù)庫是不是已經(jīng)處理過，如果處理過就不重復(fù)處理。這樣方法就具備了冪等性。

更通俗一點就是：當(dāng)在進(jìn)行轉(zhuǎn)賬的時候，我們分了兩個系統(tǒng)來處理這個轉(zhuǎn)賬的流程：

①系統(tǒng)A負(fù)責(zé)收集轉(zhuǎn)賬人和接收人還有金額的信息然后傳給系統(tǒng)B進(jìn)行轉(zhuǎn)賬，將控制邏輯留在系統(tǒng)A。

②系統(tǒng)B讀取系統(tǒng)A傳過來的信息，負(fù)責(zé)更改數(shù)據(jù)庫的金額。如果操作成功，就回復(fù)系統(tǒng)A成功，如果失敗就回復(fù)系統(tǒng)A失敗。

③系統(tǒng)A可以接受系統(tǒng)B操作成功或失敗的回復(fù)，但是我們知道，系統(tǒng)A這個交易流程是有等待時間的，如果等待超時，它不確認(rèn)是否是轉(zhuǎn)賬成功或失敗，于是系統(tǒng)A會重試調(diào)用直到得到一個明確的回復(fù)。

這是系統(tǒng)大致的交易流程。這個流程是有問題的，系統(tǒng)B提供的操作接口不是冪等性的，因為A會重復(fù)調(diào)用接口，導(dǎo)致出現(xiàn)一個接口被同一個數(shù)據(jù)源發(fā)送相同數(shù)據(jù)切想要達(dá)到請求一次接口的效果的現(xiàn)象。

常見請求方式的冪等性

√ 滿足冪等

x 不滿足冪等

可能滿足也可能不滿足冪等，根據(jù)實際業(yè)務(wù)邏輯有關(guān)

為什么要實現(xiàn)冪等性校驗

在接口調(diào)用時一般情況下都能正常返回信息不會重復(fù)提交，不過在遇見以下情況時可以就會出現(xiàn)問題，如：

前端重復(fù)提交表單：在填寫一些表格時候，用戶填寫完成提交，很多時候會因網(wǎng)絡(luò)波動沒有及時對用戶做出提交成功響應(yīng)，致使用戶認(rèn)為沒有成功提交，然后一直點提交按鈕，這時就會發(fā)生重復(fù)提交表單請求。

用戶惡意進(jìn)行刷單：例如在實現(xiàn)用戶投票這種功能時，如果用戶針對一個用戶進(jìn)行重復(fù)提交投票，這樣會導(dǎo)致接口接收到用戶重復(fù)提交的投票信息，這樣會使投票結(jié)果與事實嚴(yán)重不符。

接口超時重復(fù)提交：很多時候 HTTP 客戶端工具都默認(rèn)開啟超時重試的機(jī)制，尤其是第三方調(diào)用接口時候，為了防止網(wǎng)絡(luò)波動超時等造成的請求失敗，都會添加重試機(jī)制，導(dǎo)致一個請求提交多次。

消息進(jìn)行重復(fù)消費：當(dāng)使用 MQ 消息中間件時候，如果發(fā)生消息中間件出現(xiàn)錯誤未及時提交消費信息，導(dǎo)致發(fā)生重復(fù)消費。

使用冪等性最大的優(yōu)勢在于使接口保證任何冪等性操作，免去因重試等造成系統(tǒng)產(chǎn)生的未知的問題。

如何實現(xiàn)接口的冪等性校驗

網(wǎng)上流傳最多的應(yīng)該是四種方式去實現(xiàn)接口的冪等性校驗，接下來我們來一個個盤點。

數(shù)據(jù)庫唯一主鍵

「方案描述」 數(shù)據(jù)庫唯一主鍵的實現(xiàn)主要是利用數(shù)據(jù)庫中主鍵唯一約束的特性，一般來說唯一主鍵比較適用于“插入”時的冪等性，其能保證一張表中只能存在一條帶該唯一主鍵的記錄。使用數(shù)據(jù)庫唯一主鍵完成冪等性時需要注意的是，該主鍵一般來說并不是使用數(shù)據(jù)庫中自增主鍵，而是使用分布式 ID 充當(dāng)主鍵(或者使用其他算法生成的全局唯一的id)，這樣才能能保證在分布式環(huán)境下 ID 的全局唯一性。

「適用操作：」 插入操作 刪除操作

「使用限制：」 需要生成全局唯一主鍵 ID；

「主要流程：」 ① 客戶端執(zhí)行創(chuàng)建請求，調(diào)用服務(wù)端接口。② 服務(wù)端執(zhí)行業(yè)務(wù)邏輯，生成一個分布式 ID，將該 ID 充當(dāng)待插入數(shù)據(jù)的主鍵，然后執(zhí)數(shù)據(jù)插入操作，運行對應(yīng)的 SQL 語句。③ 服務(wù)端將該條數(shù)據(jù)插入數(shù)據(jù)庫中，如果插入成功則表示沒有重復(fù)調(diào)用接口。如果拋出主鍵重復(fù)異常，則表示數(shù)據(jù)庫中已經(jīng)存在該條記錄，返回錯誤信息到客戶端。

數(shù)據(jù)庫樂觀鎖

「方案描述：」 數(shù)據(jù)庫樂觀鎖方案一般只能適用于執(zhí)行“更新操作”的過程，我們可以提前在對應(yīng)的數(shù)據(jù)表中多添加一個字段，充當(dāng)當(dāng)前數(shù)據(jù)的版本標(biāo)識。這樣每次對該數(shù)據(jù)庫該表的這條數(shù)據(jù)執(zhí)行更新時，都會將該版本標(biāo)識作為一個條件，值為上次待更新數(shù)據(jù)中的版本標(biāo)識的值。「適用操作：」 更新操作

「使用限制：」 需要數(shù)據(jù)庫對應(yīng)業(yè)務(wù)表中添加額外字段；

防重 Token 令牌

「方案描述：」 針對客戶端連續(xù)點擊或者調(diào)用方的超時重試等情況，例如提交訂單，此種操作就可以用 Token 的機(jī)制實現(xiàn)防止重復(fù)提交。簡單的說就是調(diào)用方在調(diào)用接口的時候先向后端請求一個全局 ID（Token），請求的時候攜帶這個全局 ID 一起請求（Token 最好將其放到 Headers 中），后端需要對這個 Token 作為 Key，用戶信息作為 Value 到 Redis 中進(jìn)行鍵值內(nèi)容校驗，如果 Key 存在且 Value 匹配就執(zhí)行刪除命令，然后正常執(zhí)行后面的業(yè)務(wù)邏輯。如果不存在對應(yīng)的 Key 或 Value 不匹配就返回重復(fù)執(zhí)行的錯誤信息，這樣來保證冪等操作。

「適用操作：」 插入操作 更新操作 刪除操作

「使用限制：」 需要生成全局唯一 Token 串；需要使用第三方組件 Redis 進(jìn)行數(shù)據(jù)效驗；

redis

「方案描述：」

第四種是我覺著用著挺方便的，但是實用性應(yīng)該不大，而且和第三種類似，我們可以把接口名加請求參數(shù)通過算法生成一個全局唯一的id，然后 存到redis中，如果在一定時間請求多次，我們就直接拒絕。

「適用操作：」 插入操作 更新操作 刪除操作

「使用限制：」 需要使用第三方組件 Redis 進(jìn)行數(shù)據(jù)效驗；

如何將這幾種方式都組裝到一起

我使用了Java自帶的注解以及設(shè)計模式中的策略模式，我們可以在注解中直接指定冪等性校驗的方式，當(dāng)然也可以在配置文件中指定，但是直接在注解中指定更加靈活。

但是，由于最近時間比較忙，天天被某些人卷，很少有時間去完善，目前只是實現(xiàn)了redis和防重 Token 令牌兩種方式的。以下是部分代碼

「自定義注解」

packageorg.example.annotation;

importjava.lang.annotation.*;

/**
*@authorzrq
*/
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target(ElementType.METHOD)
@Documented
public@interfaceRequestMany{
/**
*策略
*@return
*/
Stringvalue()default"";

/**
*過期時間
*@return
*/
longexpireTime()default0;
}

「定義切面」

packageorg.example.aop;

importorg.aspectj.lang.ProceedingJoinPoint;
importorg.aspectj.lang.annotation.Around;
importorg.aspectj.lang.annotation.Aspect;
importorg.aspectj.lang.reflect.MethodSignature;
importorg.example.annotation.RequestMany;
importorg.example.factory.RequestManyStrategy;
importorg.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
importorg.springframework.stereotype.Component;
importorg.springframework.util.DigestUtils;
importorg.springframework.web.context.request.RequestContextHolder;
importorg.springframework.web.context.request.ServletRequestAttributes;

importjavax.servlet.http.HttpServletRequest;
importjava.lang.reflect.Method;
importjava.util.Arrays;
importjava.util.Map;
importjava.util.stream.Collectors;

/**
*@authorzrq
*@ClassNameRequestManyValidationAspect
*@date2023/11/229:14
*@DescriptionTODO
*/
@Aspect
@Component
publicclassRequestManyValidationAspect{
@Autowired
privateMapidempotentStrategies;

@Around("@annotation(org.example.annotation.RequestMany)")
publicObjectvalidateIdempotent(ProceedingJoinPointjoinPoint)throwsThrowable{
MethodSignaturemethodSignature=(MethodSignature)joinPoint.getSignature();
Methodmethod=methodSignature.getMethod();

RequestManyrequestMany=method.getAnnotation(RequestMany.class);
Stringstrategy=requestMany.value();//獲取注解中配置的策略名稱
Integertime=(int)requestMany.expireTime();//獲取注解中配置的策略名稱
if(!idempotentStrategies.containsKey(strategy)){
thrownewIllegalArgumentException("Invalididempotentstrategy:"+strategy);
}
Stringkey=generateKey(joinPoint);//根據(jù)方法參數(shù)等生成唯一的key
RequestManyStrategyidempotentStrategy=idempotentStrategies.get(strategy);
idempotentStrategy.validate(key,time);
returnjoinPoint.proceed();
}

privateStringgenerateKey(ProceedingJoinPointjoinPoint){
//獲取類名
StringclassName=joinPoint.getTarget().getClass().getSimpleName();

//獲取方法名
MethodSignaturemethodSignature=(MethodSignature)joinPoint.getSignature();
StringmethodName=methodSignature.getMethod().getName();

//獲取方法參數(shù)
Object[]args=joinPoint.getArgs();
StringargString=Arrays.stream(args)
.map(Object::toString)
.collect(Collectors.joining(","));
//獲取請求攜帶的Token
HttpServletRequestrequest=((ServletRequestAttributes)RequestContextHolder.getRequestAttributes()).getRequest();
Stringtoken=request.getHeader("token");
//生成唯一的key
Stringkey=className+":"+methodName+":"+argString+":"+token;
Stringmd5Password=DigestUtils.md5DigestAsHex(key.getBytes());
returnmd5Password;
}

}

「處理異常」

packageorg.example.exception;

/**
*運行時異常
*@authorbinbin.hou
*@since0.0.1
*/
publicclassRequestManyValidationExceptionextendsRuntimeException{

publicRequestManyValidationException(){
}

publicRequestManyValidationException(Stringmessage){
super(message);
}

publicRequestManyValidationException(Stringmessage,Throwablecause){
super(message,cause);
}

publicRequestManyValidationException(Throwablecause){
super(cause);
}

publicRequestManyValidationException(Stringmessage,Throwablecause,booleanenableSuppression,booleanwritableStackTrace){
super(message,cause,enableSuppression,writableStackTrace);
}
}

「模式工廠」

packageorg.example.factory;

importorg.example.exception.RequestManyValidationException;

/**
*@authorzrq
*@ClassNameRequestManyStrategy
*@date2023/11/229:04
*@DescriptionTODO
*/
publicinterfaceRequestManyStrategy{
voidvalidate(Stringkey,Integertime)throwsRequestManyValidationException;
}

「模式實現(xiàn)01」

packageorg.example.factory.impl;

importorg.example.exception.RequestManyValidationException;
importorg.example.factory.RequestManyStrategy;
importorg.example.utils.RedisCache;
importorg.springframework.stereotype.Component;

importjavax.annotation.Resource;
importjava.util.concurrent.TimeUnit;

/**
*@authorzrq
*@ClassNameRedisIdempotentStrategy
*@date2023/11/229:07
*@DescriptionTODO
*/
@Component
publicclassRedisIdempotentStrategyimplementsRequestManyStrategy{
@Resource
privateRedisCacheredisCache;

@Override
publicvoidvalidate(Stringkey,Integertime)throwsRequestManyValidationException{
if(redisCache.hasKey(key)){
thrownewRequestManyValidationException("請求次數(shù)過多");
}else{
redisCache.setCacheObject(key,"1",time,TimeUnit.MINUTES);
}
}
}

「模式實現(xiàn)02」

packageorg.example.factory.impl;

importorg.example.exception.RequestManyValidationException;
importorg.example.factory.RequestManyStrategy;
importorg.example.utils.RedisCache;
importorg.springframework.data.redis.connection.RedisConnectionFactory;
importorg.springframework.data.redis.connection.jedis.JedisConnectionFactory;
importorg.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
importorg.springframework.data.redis.serializer.StringRedisSerializer;
importorg.springframework.stereotype.Component;
importorg.springframework.web.context.request.RequestContextHolder;
importorg.springframework.web.context.request.ServletRequestAttributes;

importjavax.annotation.Resource;
importjavax.servlet.http.HttpServletRequest;

/**
*@authorzrq
*@ClassNameTokenIdempotentStrategy
*@date2023/11/229:13
*@DescriptionTODO
*/
@Component
publicclassTokenIdempotentStrategyimplementsRequestManyStrategy{
@Resource
privateRedisCacheredisCache;
@Override
publicvoidvalidate(Stringkey,Integertime)throwsRequestManyValidationException{
HttpServletRequestrequest=((ServletRequestAttributes)RequestContextHolder.getRequestAttributes()).getRequest();
Stringtoken=request.getHeader("token");
if(token==null||token.isEmpty()){
thrownewRequestManyValidationException("未授權(quán)的token");
}
//根據(jù)key和token執(zhí)行冪等性校驗
booleanisDuplicateRequest=performTokenValidation(key,token);
if(!isDuplicateRequest){
thrownewRequestManyValidationException("多次請求");
}
}
privatebooleanperformTokenValidation(Stringkey,Stringtoken){
//執(zhí)行根據(jù)Token進(jìn)行冪等性校驗的邏輯
//這里可以使用你選擇的合適的方法，比如將Token存儲到數(shù)據(jù)庫或緩存中，然后檢查是否已存在
StringstoredToken=redisCache.getCacheObject(key);
//比較存儲的Token和當(dāng)前請求的Token是否一致
returntoken.equals(storedToken);
}
}

「redisutil類」

packageorg.example.utils;

importlombok.extern.slf4j.Slf4j;
importorg.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
importorg.springframework.data.redis.connection.BitFieldSubCommands;
importorg.springframework.data.redis.core.*;
importorg.springframework.stereotype.Component;

importjava.util.*;
importjava.util.concurrent.TimeUnit;

@SuppressWarnings(value={"unchecked","rawtypes"})
@Component
@Slf4j
publicclassRedisCache
{
@Autowired
publicRedisTemplateredisTemplate;
@Autowired
privateStringRedisTemplatestringRedisTemplate;

/**
*緩存基本的對象，Integer、String、實體類等
*
*@paramkey緩存的鍵值
*@paramvalue緩存的值
*/
publicvoidsetCacheObject(finalStringkey,finalTvalue)
{
redisTemplate.opsForValue().set(key,value);
}

/**
*緩存基本的對象，Integer、String、實體類等
*
*@paramkey緩存的鍵值
*@paramvalue緩存的值
*@paramtimeout時間
*@paramtimeUnit時間顆粒度
*/
publicvoidsetCacheObject(finalStringkey,finalTvalue,finalIntegertimeout,finalTimeUnittimeUnit)
{
redisTemplate.opsForValue().set(key,value,timeout,timeUnit);
}

/**
*設(shè)置有效時間
*
*@paramkeyRedis鍵
*@paramtimeout超時時間
*@returntrue=設(shè)置成功；false=設(shè)置失敗
*/
publicbooleanexpire(finalStringkey,finallongtimeout)
{
returnexpire(key,timeout,TimeUnit.SECONDS);
}
publicbooleanhasKey(finalStringkey)
{
returnBoolean.TRUE.equals(redisTemplate.hasKey(key));
}

/**
*設(shè)置有效時間
*
*@paramkeyRedis鍵
*@paramtimeout超時時間
*@paramunit時間單位
*@returntrue=設(shè)置成功；false=設(shè)置失敗
*/
publicbooleanexpire(finalStringkey,finallongtimeout,finalTimeUnitunit)
{
returnredisTemplate.expire(key,timeout,unit);
}

/**
*獲得緩存的基本對象。
*
*@paramkey緩存鍵值
*@return緩存鍵值對應(yīng)的數(shù)據(jù)
*/
publicTgetCacheObject(finalStringkey)
{
ValueOperationsoperation=redisTemplate.opsForValue();
returnoperation.get(key);
}

/**
*刪除單個對象
*
*@paramkey
*/
publicbooleandeleteObject(finalStringkey)
{
returnredisTemplate.delete(key);
}

/**
*刪除集合對象
*
*@paramcollection多個對象
*@return
*/
publiclongdeleteObject(finalCollectioncollection)
{
returnredisTemplate.delete(collection);
}

/**
*緩存List數(shù)據(jù)
*
*@paramkey緩存的鍵值
*@paramdataList待緩存的List數(shù)據(jù)
*@return緩存的對象
*/
publiclongsetCacheList(finalStringkey,finalListdataList)
{
Longcount=redisTemplate.opsForList().rightPushAll(key,dataList);
returncount==null?0:count;
}

/**
*獲得緩存的list對象
*
*@paramkey緩存的鍵值
*@return緩存鍵值對應(yīng)的數(shù)據(jù)
*/
publicListgetCacheList(finalStringkey)
{
returnredisTemplate.opsForList().range(key,0,-1);
}

/**
*緩存Set
*
*@paramkey緩存鍵值
*@paramdataSet緩存的數(shù)據(jù)
*@return緩存數(shù)據(jù)的對象
*/
publicBoundSetOperationssetCacheSet(finalStringkey,finalSetdataSet)
{
BoundSetOperationssetOperation=redisTemplate.boundSetOps(key);
Iteratorit=dataSet.iterator();
while(it.hasNext())
{
setOperation.add(it.next());
}
returnsetOperation;
}

/**
*獲得緩存的set
*
*@paramkey
*@return
*/
publicSetgetCacheSet(finalStringkey)
{
returnredisTemplate.opsForSet().members(key);
}

/**
*緩存Map
*
*@paramkey
*@paramdataMap
*/
publicvoidsetCacheMap(finalStringkey,finalMapdataMap)
{
if(dataMap!=null){
redisTemplate.opsForHash().putAll(key,dataMap);
}
}

/**
*獲得緩存的Map
*
*@paramkey
*@return
*/
publicMapgetCacheMap(finalStringkey)
{
returnredisTemplate.opsForHash().entries(key);
}

/**
*往Hash中存入數(shù)據(jù)
*
*@paramkeyRedis鍵
*@paramhKeyHash鍵
*@paramvalue值
*/
publicvoidsetCacheMapValue(finalStringkey,finalStringhKey,finalTvalue)
{
redisTemplate.opsForHash().put(key,hKey,value);
}

/**
*獲取Hash中的數(shù)據(jù)
*
*@paramkeyRedis鍵
*@paramhKeyHash鍵
*@returnHash中的對象
*/
publicTgetCacheMapValue(finalStringkey,finalStringhKey)
{
HashOperationsopsForHash=redisTemplate.opsForHash();
returnopsForHash.get(key,hKey);
}

/**
*刪除Hash中的數(shù)據(jù)
*
*@paramkey
*@paramhkey
*/
publicvoiddelCacheMapValue(finalStringkey,finalStringhkey)
{
HashOperationshashOperations=redisTemplate.opsForHash();
hashOperations.delete(key,hkey);
}

/**
*獲取多個Hash中的數(shù)據(jù)
*
*@paramkeyRedis鍵
*@paramhKeysHash鍵集合
*@returnHash對象集合
*/
publicListgetMultiCacheMapValue(finalStringkey,finalCollection