如何保证接口幂等性，幂等性到底是干什么的

宅哥聊构架后端 2024-10-15

一、幂等性原则

1.1 幂等性的定义

数学中：如果一个函数f满足f(f(x))=f(x)，则称f是幂等的。
程序中：如果一个操作对系统状态的影响，无论执行多少次，结果都是相同的，那么这个操作就是幂等的。

1.2 幂等性与非幂等性操作的区别

幂等性操作的情况：

GET请求：HTTP的GET请求是幂等的，无论调用多少次，服务器端的资源状态不会改变。
DELETE请求：删除一个资源是幂等的，如果资源已经被删除，再次请求删除也不会改变资源状态。
数据库中的UPDATE语句：如果将某一列的值设置为固定的值，多次执行更新操作也会得到相同的结果。

非幂等性操作的例子：

POST请求：HTTP的POST请求通常是非幂等的，每次请求都会创建一个新的资源或修改现有资源的状态。
支付操作：多次执行支付操作可能会导致重复支付的情况，因此支付通常是非幂等性操作。
数据库中的INSERT操作：插入新记录是非幂等的，重复执行插入操作会导致多个记录被插入。

区别总结：
- 幂等性操作：多次执行操作得到的结果与执行一次相同，不会改变系统状态。
- 非幂等性操作：多次执行操作可能会改变系统状态，结果不同于只执行一次操作。

二、程序中实现幂等性的策略

在程序中实现幂等性通常有以下几种基础策略：

唯一标识符（ID）
- 为每个操作分配一个唯一的标识符，确保每个操作只能被执行一次。
幂等性标记字段（Idempotency Token）
- 在每次执行操作时，传递一个幂等性标记字段到系统中。系统在接收到请求后，首先检查该标记字段是否已经被使用过，如果已经被使用过则不执行操作。
乐观锁版本控制
- 针对需要幂等性的操作，可以引入版本控制机制。每次执行操作时，需要提供当前版本号，系统根据版本号判断是否执行操作
状态检查
- 在执行操作之前，先检查系统的状态是否已经处于预期状态。如果系统已经处于预期状态，则操作可以执行；否则，不执行操作
事务管理
- 使用数据库事务来保证操作的原子性，如果操作失败，事务可以回滚到操作前的状态。
悲观锁
- 在操作开始时锁定资源，直到操作完成才释放资源，防止其他操作干扰。

当然，实际程序开发过程中还有许多别的方法，我们要合理的选型，方能写出健壮的代码。

三、干货：Java中实现一个无状态的幂等操作

在Java中实现无状态的幂等操作通常意味着操作不依赖于任何外部状态，并且每次执行的结果都是一致的。下面跟着我一起来完成。

不存在

存在

定义服务类

使用线程安全的缓存

执行操作的方法

生成唯一操作标识符

检查缓存

执行实际的操作逻辑

存储操作结果到缓存

返回操作结果

下面来一个实现的类瞧瞧：java

 代码解读
复制代码
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
import java.util.UUID;

public class IdempotentService {

    /**
     * 使用线程安全的缓存来存储操作结果
     */
    private ConcurrentHashMap<String, Object> cache = new ConcurrentHashMap<>();

    public Object executeOperation(Object... parameters) {
        // 生成全局唯一的操作标识符...这里只是案例，实际这个唯一生成的要分业务去处理
        String operationId = UUID.randomUUID().toString();

        // 检查操作是否已经执行过
        if (cache.containsKey(operationId)) {
            // 操作已执行，直接返回缓存的结果
            return cache.get(operationId);
        }

        // 执行操作
        Object result = performOperation(parameters);

        // 将结果存储到缓存中
        cache.put(operationId, result);

        return result;
    }

    private Object performOperation(Object[] parameters) {
        // 执行具体的操作逻辑
        // ...
        return "Operation Result";
    }
}