分布式系统中如何保证幂等，数据一致性 - 案例

积分商城分布式事务解决方案

一、 业务场景描述

用户动作：用户在积分商城点击“兑换商品”。 业务流程：主服务 A 编排调用三个下游服务：

1. 服务 B（积分服务）：扣减用户积分。
2. 服务 C（库存服务）：扣减商品库存。
3. 服务 D（订单服务）：创建兑换订单记录。

异常场景：服务 B 执行成功（积分已扣），服务 C 执行失败（如库存不足或宕机）。此时必须回滚服务 B，将积分退还给用户。

高并发挑战：在 B 执行完、C 执行失败的间隙，若有其他线程（如用户又兑换了其他商品）修改了用户积分，如何保证回滚时不覆盖新数据？

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二、 解决方案选型策略

我们根据业务复杂度采取分层策略：

1. 策略 A（简单业务）：如果服务 B 的逻辑简单（单表 SQL、计算逻辑少），采用 “重试 + 手写补偿（乐观锁）” 模式。
2. 策略 B（复杂业务）：如果服务 B 的逻辑复杂（多表关联、计算繁琐），采用 “Seata AT 模式（框架自动回滚）”。

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三、 方案详细设计

方案 A：简单业务 —— 手写补偿模式（重试 + 乐观锁）

适用于服务 B 仅仅是 UPDATE user SET points = points - 100 这类简单逻辑。

1. 执行流程

• 步骤 1（执行）：服务 A 调用服务 B 扣减积分。服务 B 需额外返回修改前的数据快照或版本号。
• 步骤 2（重试）：服务 A 调用服务 C 失败。服务 A 进入重试逻辑（如重试 3 次）。
• 步骤 3（补偿判断）：若重试均失败，服务 A 判定事务失败，调用服务 B 的 “补偿接口（退回积分）”。

2. 解决并发脏写（核心难点） 服务 B 的数据库表必须设计 version 字段（乐观锁）。

• B 服务执行时：

  -- 假设用户当前积分 1000，版本号 1
  UPDATE user 
  SET points = points - 100, version = 2 
  WHERE id = 1 AND version = 1;
  -- 执行成功，上下文保存 version=2
  

• B 服务补偿接口（回滚时）： 补偿 SQL 必须带上版本号条件，防止覆盖其他线程的修改。

  -- 补偿逻辑：将积分加回去，且必须校验版本号
  UPDATE user 
  SET points = points + 100, version = 1 
  WHERE id = 1 AND version = 2; 
  

• 结果判定：

  • 成功：说明期间无并发修改，数据恢复一致。
  • 失败（影响行数=0）：说明 version 已变（被其他线程修改）。
  • 兜底处理：若更新失败，程序严禁再次强制回滚。应记录“补偿失败日志”到数据库，触发报警，转由人工脚本核对处理。

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方案 B：复杂业务 —— Seata AT 模式（自动回滚 + 脏写兜底）

适用于服务 B 涉及多张表、计算逻辑复杂，不想手写逆向 SQL 的场景。

1. 执行流程

• 全局事务开启：服务 A 加上 @GlobalTransactional 注解。
• B 服务执行：Seata 拦截 SQL，记录“前镜像”和“后镜像”到 undo_log 表，获取全局锁。
• C 服务执行失败：抛出异常，全局事务回滚。

2. Seata AT 的并发控制与兜底策略

机制一：全局锁（第一道防线）

• 在事务 A 执行 B 服务期间，Seata 会持有该记录的全局锁。
• 如果其他事务（也是 Seata 托管的）想修改这条数据，必须申请全局锁。因为 A 还没提交/回滚，锁未释放，其他事务会等待或失败。这直接从根源避免了大部分脏写问题。

机制二：快照校验与兜底（第二道防线） 如果其他事务是非 Seata 管理的（直接 JDBC 操作），它可以绕过全局锁修改数据。此时 Seata 回滚机制如下：

• 回滚前校验： Seata 准备执行回滚时，会对比 当前数据库数据 与 undo_log 中的后镜像。

  • 当前数据 == 后镜像：说明数据没被动过，安全回滚（生成反向 SQL 恢复数据）。
  • 当前数据 != 后镜像：说明数据已脏（被其他线程改了）。

• 兜底策略（自动触发）： 当发现数据异常时，Seata 不会强行回滚（避免覆盖别人的修改），而是执行以下逻辑：

  1. 打印异常日志：抛出 UndoLogException 或类似异常。
  2. 事务状态异常：该全局事务挂在在那，既不提交也不回滚。
  3. 人工介入接口：通过 Seata Server 控制台或 API，管理员可以看到“回滚失败”的事务。

代码实现示例（服务 A）：

@Service
public class ExchangeService {

    @Autowired
    private IntegralServiceB integralServiceB;
    @Autowired
    private StockServiceC stockServiceC;
    @Autowired
    private OrderServiceD orderServiceD;

    // 定义兜底策略（Seata回滚失败后的最后防线）
    @Recover
    public void recoverMethod(Exception e) {
        // 这里写入人工介入队列或发送报警邮件
        log.error("分布式事务回滚失败，需人工介入！原因：{}", e.getMessage());
        // 发送消息给运维平台...
    }

    @GlobalTransactional(rollbackFor = Exception.class, 
                         recover = "recoverMethod") // 指定兜底方法
    public void exchangeGoods(Long userId, Long goodsId) {
        // 1. 扣减积分（复杂逻辑，如：基础积分+活动积分-冻结积分）
        integralServiceB.deductPoints(userId, 100);

        // 2. 扣减库存（此处假设失败）
        // Seata 会自动捕获异常，尝试回滚上面的积分操作
        stockServiceC.reduceStock(goodsId, 1); // 抛出异常
        
        // 3. 创建订单
        orderServiceD.createOrder(userId, goodsId);
    }
}

Seata 兜底逻辑总结表：

阶段	检查点	数据状态	Seata 动作	结果
回滚前	对比当前数据 vs 后镜像	一致（未被修改）	执行反向 SQL 回滚	回滚成功
回滚前	对比当前数据 vs 后镜像	不一致（脏写）	终止回滚，抛出异常	回滚失败，触发报警
并发中	申请全局锁	锁被占用	等待/超时	阻塞后续修改，防止脏写

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