幂等性问题总结

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实际系统中有很多操作,这些操作不管做多少次,都应该产生一样的效果或返回一样的结果。例如:

前端重复提交选中的数据,应该后台只产生对应这个数据的一个反应结果。 我们发起一笔付款请求,应该只扣用户一次钱,当遇到网络重发或者系统bug重发,也应该只扣一次钱; 发送消息,也应该只发一次,同样的短信发给用户,用户会崩溃; 创建业务订单,一次业务请求只能创建一个,创建多个就会出大问题。 一个幂等操作的经典如:

把编号为5的记录的A字段设置为0,这种操作不管执行多少次都是幂等的。

一个非幂等操作的典型如:

把编号为5的记录的A字段增加1,这种操作显然就是不是幂等的。

 要做到幂等性,从接口设计上来说就是不设计任何幂等的操作即可。

譬如说有如下的需要:

当用户点击赞同时,将答案的赞同数量+1.

改为:

当用户点击赞同时,确保答案赞同表中存在一条记录,用户、答案。

赞同数量由答案赞同表统计出来。

实现幂等性的技术方案 1.查询操作 查询一次和查询多次,在数据不变的情况下,查询结果是一样的,select是天然的幂等操作。

2.删除操作 删除操作也是幂等的,删除一次和多次删除都是把数据删除。(注意可能返回结果不一样,删除的数据不存在,返回0,删除的数据多条,返回结果多个)。

3.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,再查询一次就可以了,数据应该已经存在了,返回结果即可)。

4.token机制,防止页面重复提交 业务要求:页面的数据只能被点击一次;

发生原因:由于重复点或者网络重发,或者nginx重发等情况会导致重复提交

解决方法:

集群环境:采用token加redis(redis单线程,需要排队)

单JVM环境:采用token加redis或者token加JVM内存

处理流程:

1.将数据提交前要想服务器申请token,token放到redis或者JVM内存,token设置有效时间

2.提交后,后台校验token,同时删除token,生成新的token返回。

优点:要申请,一次有效性,可以限流。

5.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,会出事。

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。

6.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# 2. 通过条件限制

update table_xxx set avai_amount=avai_amount-#subAmount# where avai_amount-#subAmount# >= 0 要求:quality-#subQuality# >= ,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。

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 table_xxx set name=#name#,version=version+1 where id=#id# and version=#version#

update table_xxx set avai_amount=avai_amount-#subAmount# where id=#id# and avai_amount-#subAmount# >= 0 7.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,这样其实是把多线程并发的锁的思路,引入多多个系统,也就是分布式系统中得解决思路。

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)。

8.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。

9.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,这时候,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。

10.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。

总结:

幂等性应该是合格程序员的一个基因,在设计系统时,是首要考虑的问题,尤其是在像支付宝,银行,互联网金融公司等涉及的网上资金系统,既要高效,数据也要准确,所以不能出现多扣款,多打款等问题,这样会很难处理,并会大大降低用户体验。