关于幂等问题以及解决方案

什么是幂等

幂等（idempotent、idempotence）是一个数学与计算机学概念，常见于抽象代数中。

通俗的讲就是：就是针对一个操作，不管做多少次，产生效果或返回的结果都是一样的

比如：

select 查询天然幂等
delete 删除也是幂等,删除同一个多次效果一样
update 直接更新某个值的,幂等
update 更新累加操作的,非幂等
insert 非幂等操作,每次新增一条

产生原因

由于重复点击或者网络重发，比如:

点击提交按钮两次
点击刷新按钮;
使用浏览器后退按钮重复之前的操作，导致重复提交表单;
使用浏览器历史记录重复提交表单;
浏览器重复的HTTP请;
nginx 重发等情况;
分布式 RPC 的 try 重发等;

解决方案

1. 前段 js 提交禁止按钮可以用一些 js 组件

2. 唯一索引，防止新增脏数据

唯一索引，防止新增脏数据。比如：支付宝的资金账户，支付宝也有用户账户，每个用户只能有一个资金账户，怎么防止给用户创建资金账户多个，那么给资金账户表中的用户 ID 加唯一索引，所以一个用户新增成功一个资金账户记录。

要点： 唯一索引或唯一组合索引来防止新增数据存在脏数据（当表存在唯一索引，并发时新增报错时（org.springframework.dao.DuplicateKeyException），再查询一次就可以了，数据应该已经存在了，返回结果即可）

3. Token 机制，防止页面重复提交

要求：页面的数据只能被点击提交一次
发生原因：由于重复点击或者网络重发，或者 nginx 重发等情况会导致数据被重复提交
解决办法：
- 集群环境：采用 token 加 redis
- 单 JVM 环境：采用 token 加 redis 或 token 加 jvm 内存
处理流程
- 数据提交前要向服务申请 token，token 放到 redis 或 jvm 内存，token 需要设置有效时间
- 提交后在后台校验 token，同时删除 token，生成新的 token 返回
token特点：要申请，一次有效性，可以限流

注意：redis 要用删除操作来判断 token，删除成功代表 token 校验通过，如果用 select+delete 来校验 token，会存在并发问题，不建议使用。

4. 悲观锁

获取数据的时候加锁获取

select * from table_xxx where id='xxx' for update;

注意：id 字段一定是主键或者唯一索引，不然是锁表，会死人的。

悲观锁使用时一般伴随事务一起使用，数据锁定时间可能会很长，根据实际情况选用

5. 乐观锁

乐观锁只是在更新数据那一刻锁表，其他时间不锁表，所以相对于悲观锁，效率更高。

乐观锁的实现方式多种多样可以通过 version 或者其他状态条件：

1. 通过版本号实现

update table_xxx set name = #name#, version = version + 1 where version = #version#;

如下图：

image

2. 通过条件限制

-- 可用量-金额 > 0
update tablexxx set avaiamount = avaiamount - #subAmount# where avaiamount - #subAmount# >= 0

这个情景适合不用版本号，只更新是做数据安全校验，适合库存模型，扣份额和回滚份额，性能更高

注意：乐观锁的更新操作，最好用主键或者唯一索引来更新,这样是行锁，否则更新时会锁表，上面两个sql改成下面的两个更好

update tablexxx set name = #name#, version = version + 1 where id =#id# and version = #version#
update tablexxx set avaiamount = avaiamount - #subAmount# where id = #id# and avai_amount - #subAmount# >= 0

6. 分布式锁

还是拿插入数据的例子，如果是分布是系统，构建全局唯一索引比较困难，例如唯一性的字段没法确定

这时候可以引入分布式锁，通过第三方的系统(redis 或 zookeeper)，在业务系统插入数据或者更新数据，获取分布式锁，然后做操作，之后释放锁

要点：某个长流程处理过程要求不能并发执行，可以在流程执行之前根据某个标志（用户ID+后缀等）获取分布式锁，其他流程执行时获取锁就会失败，也就是同一时间该流程只能有一个能执行成功，执行完成后，释放分布式锁（分布式锁要第三方系统提供）。

7. select + insert

并发不高的后台系统，或者一些任务 JOB，为了支持幂等，支持重复执行，简单的处理方法是，先查询下一些关键数据，判断是否已经执行过，在进行业务处理，就可以了。

注意：核心高并发流程不要用这种方法。

8. 状态机幂等

在设计单据相关的业务，或者是任务相关的业务，肯定会涉及到状态机(状态变更图)，就是业务单据上面有个状态，状态在不同的情况下会发生变更，一般情况下存在有限状态机

如果状态机已经处于下一个状态，这时候来了一个上一个状态的变更，理论上是不能够变更的，这样的话，保证了有限状态机的幂等。

注意：订单等单据类业务，存在很长的状态流转，一定要深刻理解状态机，对业务系统设计能力提高有很大帮助

9. 对外提供接口的 api 如何保证幂等

如银联提供的付款接口：需要接入商户提交付款请求时附带：source来源，seq序列号

source+seq在数据库里面做唯一索引，防止多次付款，(并发时，只能处理一个请求)

重点：对外提供接口为了支持幂等调用，接口有两个字段必须传，一个是来源source，一个是来源方序列号seq，这个两个字段在提供方系统里面做联合唯一索引。这样当第三方调用时，先在本方系统里面查询一下，是否已经处理过，返回相应处理结果；没有处理过，进行相应处理，返回结果。

注意：为了幂等友好，一定要先查询一下，是否处理过该笔业务，不查询直接插入业务系统，会报错，但实际已经处理了。

转自：http://825635381.iteye.com/blog/2276077