java编程中，保证接口幂等性的实现方案讨论

一、什么是幂等性

数学中的幂等是指f(x) = f(f(x))，编程领域的术语是指同一个操作，在重复提交的情况下，最终产生的影响是不变的。举例说：

• 提交订单时，用户在购物车界面，重复点击“下单”，服务端有且只会创建一个订单。（客户端在做交互设计的时候，用户点击了“下单”就不能再次点击，立马把按钮置灰。但是，这里会有网络的重试或者弱网等异常，导致服务端可能接收到两次http请求。如果服务端没有对http接口做幂等，那么可能会生成两个重复的订单）
• 用户支付完成后，第三方支付会回调服务端的支付回调接口，服务端然后更新支付订单的状态，最后回调通知其他系统，比如订单系统和积分系统。这里的幂等性是指无论被回调多少次，不会重复更新支付订单的状态和回调通知其他系统。

总结： 对于重要的接口，在实现接口时，一定要考虑是否具备幂等性。

既然不是所有的接口，那都有哪些场景的接口，会需要考虑幂等性呢？

二、哪些场景需要实现幂等

1、异步回调

比如上文说的支付回调接口，也包括在其他的异步操作下的对外接口。
你都必须考虑是否支持幂等。
举个例子，课程服务调用课堂服务的批量创建课堂接口，由于后者是异步的操作，所以待创建完成，课堂服务将要回调通知课程服务。
于是，课程服务需要开放一个接口出来，此接口就必须支持幂等。

2、消息队列

有些业务，需要削峰填谷，会先把异步操作的消息给到Mq，然后在监听方法中消费该mq消息。这里举一个异步复制某文件夹及其下的所有文件为例。

3、网络重试

当出现网络超时，需要重试的时候，你的接口是否支持幂等呢？
比如openfeign就很好地支持retry机制。

三、哪些是天然幂等的

在进一步阐述如何实现幂等前，我们有必要搞清楚，哪些是天然幂等的。

都说自己每天写的代码都是CRUD，我们现在就来分析下它们是否幂等。

• 查询方法，都说查询的实现往往是最复杂的代码，幸好，它就是幂等的。虽然你前后的查询返回结果可能不一样，然而并不会影响服务端的分毫。

• 基于版本号或者状态机的更新操作，具体到sql语句，有两种写法，见下：

# 不建议的写法
update PayTrade t set t.status = :newStatus, t.outTradeNo = :outTradeNo, t.payOkDate = :payOkDate where t.channelTradeNo = :channelTradeNo

# 建议你这么写
update PayTrade t set t.status = :newStatus, t.outTradeNo = :outTradeNo, t.payOkDate = :payOkDate where t.channelTradeNo = :channelTradeNo and t.status = :oldStatus

他们的区别就是是否要求前一个状态，后面的sql多了一个“ t.status = :oldStatus ”

我们说，它就是一个幂等操作，而上面的写法则不建议，它不是幂等的。

这里举例了基于状态机的更新，基于版本号的类似，就不一一赘述了。

• 最后说一说CRUD的删除操作D，它也是天然幂等的。因为删除了的数据，第二次想要再删除而不得了。

• 大多数的新增操作，都需要最引起你的重视，极其容易导致重复操作。

四、设计思路

1、请求唯一标识

可以是一个随机值token，也可以是业务上的一个字段。
前者是客户端根据约定生成的一个值，这个一般使用userId+时间戳，后者则是业务上的唯一值，比如订单号、课程编号等。

那么随机token，可不可以由服务端来颁发给客户端呢？

也行，原本一个接口就能完成的，拆分成了两个接口。（增加了一个颁发token的接口）

下文将详细说明，如果使用分布式锁实现接口的幂等。

2、每次操作前，先查询

订单服务接收支付服务的支付回调，先根据订单号查询订单详情，如果数据库返回支付流水号和回调接口中的入参支付流水号相同，则忽略该回调，不做任何后续操作。

下面展示一下其简略代码：

final Order order = orderRepository.findByNo(orderPaymentMarkRequest.getOrderNo());

// 如果流水号一样，认为曾经标记支付成功，保持幂等
if (!StringUtils.equals(order.getPayNo(), orderPaymentMarkRequest.getPayNo())) {
   // 业务处理，更新订单等等
}


public class OrderPaymentMarkRequest {

    @ApiModelProperty(notes = "订单号")
    private String orderNo;
    
    @ApiModelProperty(notes = "平台支付流水号")
    private String payNo;
}

3、使用乐观锁实现

引入状态机或者版本号等机制，前文已有举例，这里不再重复。

五、分布式锁实现幂等

代码示例：

    @Lock(name = "CourseCenter", key = "'createLecture:token:'+ #request.token")
    @Transactional(rollbackFor = Throwable.class)
    public ApiResult createLecture(LectureCreateRequest request) {
        if (log.isInfoEnabled()) {
            log.info("创建讲次，入参是{}", JsonUtils.toJsonString(request));
        }
        // 其他操作
    }
}

这里使用了自定义注解封装分布式锁，所以代码本身比较简单。

鉴于篇幅，具体实现分布式锁，网上也比较多的实现方案。

本文就不具体展开论述了。