介面冪等性這麼重要，它是什麼？怎麼實現？

2019 年 10 月 6 日
筆記

什麼是冪等性？

對於同一筆業務操作，不管調用多少次，得到的結果都是一樣的。

冪等性設計

我們以對接支付寶充值為例，來分析支付回調介面如何設計？

如果我們系統中對接過支付寶充值功能的，我們需要給支付寶提供一個回調介面，支付寶回調資訊中會攜帶（out_trade_no【商戶訂單號】，trade_no【支付寶交易號】），trade_no在支付寶中是唯一的，out_trade_no在商戶系統中是唯一的。

回調介面實現有以下實現方式。

方式1（普通方式）

過程如下：

1.接收到支付寶支付成功請求 2.根據trade_no查詢當前訂單是否處理過 3.如果訂單已處理直接返回，若未處理，繼續向下執行 4.開啟本地事務 5.本地系統給用戶加錢 6.將訂單狀態置為成功 7.提交本地事務

上面的過程，對於同一筆訂單，如果支付寶同時通知多次，會出現什麼問題？當多次通知同時到達第2步時候，查詢訂單都是未處理的，會繼續向下執行，最終本地會給用戶加兩次錢。

此方式適用於單機其，通知按順序執行的情況，只能用於自己寫著玩玩。

方式2（jvm加鎖方式）

方式1中由於並發出現了問題，此時我們使用java中的Lock加鎖，來防止並發操作，過程如下：

1.接收到支付寶支付成功請求 2.調用java中的Lock加鎖 3.根據trade_no查詢當前訂單是否處理過 4.如果訂單已處理直接返回，若未處理，繼續向下執行 5.開啟本地事務 6.本地系統給用戶加錢 7.將訂單狀態置為成功 8.提交本地事務 9.釋放Lock鎖

分析問題： Lock只能在一個jvm中起效，如果多個請求都被同一套系統處理，上面這種使用Lock的方式是沒有問題的，不過互聯網系統中，多數是採用集群方式部署系統，同一套程式碼後面會部署多套，如果支付寶同時發來多個通知經過負載均衡轉發到不同的機器，上面的鎖就不起效了。此時對於多個請求相當於無鎖處理了，又會出現方式1中的結果。此時我們需要分散式鎖來做處理。

方式3（悲觀鎖方式）

使用資料庫中悲觀鎖實現。悲觀鎖類似於方式二中的Lock，只不過是依靠資料庫來實現的。數據中悲觀鎖使用for update來實現，過程如下：

1.接收到支付寶支付成功請求 2.打開本地事物 3.查詢訂單資訊並加悲觀鎖

select * from t_order where order_id = trade_no for update;

4.判斷訂單是已處理 5.如果訂單已處理直接返回，若未處理，繼續向下執行 6.給本地系統給用戶加錢 7.將訂單狀態置為成功 8.提交本地事物

重點在於for update，對for update，做一下說明： 1.當執行緒A執行for update，數據會對當前記錄加鎖，其他執行緒執行到此行程式碼的時候，會等待執行緒A釋放鎖之後，才可以獲取鎖，繼續後續操作。 2.事物提交時，for update獲取的鎖會自動釋放。

方式3可以正常實現我們需要的效果，能保證介面的冪等性，不過存在一些缺點： 1.如果業務處理比較耗時，並發情況下，後面執行緒會長期處於等待狀態，佔用了很多執行緒，讓這些執行緒處於無效等待狀態，我們的web服務中的執行緒數量一般都是有限的，如果大量執行緒由於獲取for update鎖處於等待狀態，不利於系統並發操作。

方式4（樂觀鎖方式）

依靠資料庫中的樂觀鎖來實現。

1.接收到支付寶支付成功請求 2.查詢訂單資訊

select * from t_order where order_id = trade_no;

3.判斷訂單是已處理 4.如果訂單已處理直接返回，若未處理，繼續向下執行 5.打開本地事物 6.給本地系統給用戶加錢 7.將訂單狀態置為成功，注意這塊是重點，偽程式碼：

update t_order set status = 1 where order_id = trade_no where status = 0;  //上面的update操作會返回影響的行數num  if(num==1){   //表示更新成功   提交事務;  }else{   //表示更新失敗   回滾事務;  }

注意： update t_order set status = 1 where order_id = trade_no where status = 0; 是依靠樂觀鎖來實現的，status=0作為條件去更新，類似於java中的cas操作；關於什麼是cas操作，可以移步：什麼是 CAS 機制 ( http://www.itsoku.com/article/63 )? 執行這條sql的時候，如果有多個執行緒同時到達這條程式碼，數據內部會保證update同一條記錄會排隊執行，最終最有一條update會執行成功，其他未成功的，他們的num為0，然後根據num來進行提交或者回滾操作。

方式5（唯一約束方式）

依賴資料庫中唯一約束來實現。

我們可以創建一個表：

CREATE TABLE `t_uq_dipose` (    `id` bigint(20) NOT NULL AUTO_INCREMENT,    `ref_type` varchar(32) NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '關聯對象類型',    `ref_id` varchar(64) NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '關聯對象id',    PRIMARY KEY (`id`),    UNIQUE KEY `uq_1` (`ref_type`,`ref_id`) COMMENT '保證業務唯一性'  );

對於任何一個業務，有一個業務類型(ref_type)，業務有一個全局唯一的訂單號，業務來的時候，先查詢t_uq_dipose表中是否存在相關記錄，若不存在，繼續放行。

過程如下：

1.接收到支付寶支付成功請求 2.查詢t_uq_dipose(條件ref_id,ref_type)，可以判斷訂單是否已處理

select * from t_uq_dipose where ref_type = '充值訂單' and ref_id = trade_no;

3.判斷訂單是已處理 4.如果訂單已處理直接返回，若未處理，繼續向下執行 5.打開本地事物 6.給本地系統給用戶加錢 7.將訂單狀態置為成功 8.向t_uq_dipose插入數據，插入成功，提交本地事務，插入失敗，回滾本地事務，偽程式碼：

try{      insert into t_uq_dipose (ref_type,ref_id) values ('充值訂單',trade_no);      //提交本地事務：  }catch(Exception e){      //回滾本地事務;  }

說明：對於同一個業務，ref_type是一樣的，當並發時，插入數據只會有一條成功，其他的會違法唯一約束，進入catch邏輯，當前事務會被回滾，最終最有一個操作會成功，從而保證了冪等性操作。關於這種方式可以寫成通用的方式，不過業務量大的情況下，t_uq_dipose插入數據會成為系統的瓶頸，需要考慮分表操作，解決性能問題。上面的過程中向t_uq_dipose插入記錄，最好放在最後執行，原因：插入操作會鎖表，放在最後能讓鎖表的時間降到最低，提升系統的並發性。

關於消息服務中，消費者如何保證消息處理的冪等性？每條消息都有一個唯一的消息id，類似於上面業務中的trade_no，使用上面的方式即可實現消息消費的冪等性。

總結

1.實現冪等性常見的方式有：悲觀鎖（for update）、樂觀鎖、唯一約束 2.幾種方式，按照最優排序：樂觀鎖 > 唯一約束 > 悲觀鎖