前言：接口冪等性問題，對于開發(fā)人員來說，是一個跟語言無關(guān)的公共問題。對于一些用戶請求，在某些情況下是可能重復(fù)發(fā)送的，如果是查詢類操作并無大礙，但其中有些是涉及寫入操作的，一旦重復(fù)了，可能會導(dǎo)致很嚴重的后果，例如交易的接口如果重復(fù)請求可能會重復(fù)下單。接口冪等性是指用戶對于同一操作發(fā)起的一次請求或者多次請求的結(jié)果是一致的，不會因為多次點擊而產(chǎn)生了副作用。

一、接口冪等性

1.1、什么是接口冪等性

在HTTP/1.1中，對冪等性進行了定義。它描述了一次和多次請求某一個資源對于資源本身應(yīng)該具有同樣的結(jié)果，即第一次請求的時候?qū)Y源產(chǎn)生了副作用，但是以后的多次請求都不會再對資源產(chǎn)生副作用。這里的副作用是不會對結(jié)果產(chǎn)生破壞或者產(chǎn)生不可預(yù)料的結(jié)果。也就是說，其任意多次執(zhí)行對資源本身所產(chǎn)生的影響均與一次執(zhí)行的影響相同。

這類問題多發(fā)于接口的：

• insert操作，這種情況下多次請求，可能會產(chǎn)生重復(fù)數(shù)據(jù)。
• update操作，如果只是單純的更新數(shù)據(jù)，比如：update user set status=1 where id=1，是沒有問題的。如果還有計算，比如：update user set status=status+1 where id=1，這種情況下多次請求，可能會導(dǎo)致數(shù)據(jù)錯誤。

1.2、為什么需要實現(xiàn)冪等性

在接口調(diào)用時一般情況下都能正常返回信息不會重復(fù)提交，不過在遇見以下情況時可以就會出現(xiàn)問題，如：

• 前端重復(fù)提交表單： 在填寫一些表格時候，用戶填寫完成提交，很多時候會因網(wǎng)絡(luò)波動沒有及時對用戶做出提交成功響應(yīng)，致使用戶認為沒有成功提交，然后一直點提交按鈕，這時就會發(fā)生重復(fù)提交表單請求。
• 用戶惡意進行刷單： 例如在實現(xiàn)用戶投票這種功能時，如果用戶針對一個用戶進行重復(fù)提交投票，這樣會導(dǎo)致接口接收到用戶重復(fù)提交的投票信息，這樣會使投票結(jié)果與事實嚴重不符。
• 接口超時重復(fù)提交： 很多時候 HTTP 客戶端工具都默認開啟超時重試的機制，尤其是第三方調(diào)用接口時候，為了防止網(wǎng)絡(luò)波動超時等造成的請求失敗，都會添加重試機制，導(dǎo)致一個請求提交多次。
• 消息進行重復(fù)消費： 當使用 MQ 消息中間件時候，如果發(fā)生消息中間件出現(xiàn)錯誤未及時提交消費信息，導(dǎo)致發(fā)生重復(fù)消費。

本文討論的是如何在服務(wù)端優(yōu)雅地統(tǒng)一處理這種接口冪等性情況，如何禁止用戶重復(fù)點擊等客戶端操作不在此次討論范圍。

1.3、引入冪等性后對系統(tǒng)的影響

冪等性是為了簡化客戶端邏輯處理，能放置重復(fù)提交等操作，但卻增加了服務(wù)端的邏輯復(fù)雜性和成本，其主要是：

• 把并行執(zhí)行的功能改為串行執(zhí)行，降低了執(zhí)行效率。
• 增加了額外控制冪等的業(yè)務(wù)邏輯，復(fù)雜化了業(yè)務(wù)功能；

所以在使用時候需要考慮是否引入冪等性的必要性，根據(jù)實際業(yè)務(wù)場景具體分析，除了業(yè)務(wù)上的特殊要求外，一般情況下不需要引入的接口冪等性。

二、如何設(shè)計冪等

冪等意味著一條請求的唯一性。不管是你哪個方案去設(shè)計冪等，都需要一個全局唯一的ID ，去標記這個請求是獨一無二的。

• 如果你是利用唯一索引控制冪等，那唯一索引是唯一的
• 如果你是利用數(shù)據(jù)庫主鍵控制冪等，那主鍵是唯一的
• 如果你是悲觀鎖的方式，底層標記還是全局唯一的ID

2.1、全局的唯一性ID

全局唯一性ID，我們怎么去生成呢？你可以回想下，數(shù)據(jù)庫主鍵Id怎么生成的呢？

是的，我們可以使用UUID，但是UUID的缺點比較明顯，它字符串占用的空間比較大，生成的ID過于隨機，可讀性差，而且沒有遞增。

我們還可以使用雪花算法（Snowflake） 生成唯一性ID。

雪花算法是一種生成分布式全局唯一ID的算法，生成的ID稱為Snowflake IDs。這種算法由Twitter創(chuàng)建，并用于推文的ID。

一個Snowflake ID有64位。

• 第1位：Java中l(wèi)ong的最高位是符號位代表正負，正數(shù)是0，負數(shù)是1，一般生成ID都為正數(shù)，所以默認為0。
• 接下來前41位是時間戳，表示了自選定的時期以來的毫秒數(shù)。
• 接下來的10位代表計算機ID，防止沖突。
• 其余12位代表每臺機器上生成ID的序列號，這允許在同一毫秒內(nèi)創(chuàng)建多個Snowflake ID。

 當然，全局唯一性的ID，還可以使用百度的Uidgenerator，或者美團的Leaf。

2.2、冪等設(shè)計的基本流程

冪等處理的過程，說到底其實就是過濾一下已經(jīng)收到的請求，當然，請求一定要有一個全局唯一的ID標記哈。然后，怎么判斷請求是否之前收到過呢？把請求儲存起來，收到請求時，先查下存儲記錄，記錄存在就返回上次的結(jié)果，不存在就處理請求。

一般的冪等處理就是這樣，如下：

三、接口冪等性常見解決方案

3.1、下游傳遞唯一請求編號

可能會想到的是，只要請求有唯一的請求編號，那么就能借用Redis做這個去重——只要這個唯一請求編號在Redis存在，證明處理過，那么就認為是重復(fù)的。

方案描述：

所謂唯一請求序列號，其實就是每次向服務(wù)端請求時候附帶一個短時間內(nèi)唯一不重復(fù)的序列號，該序列號可以是一個有序 ID，也可以是一個訂單號，一般由下游生成，在調(diào)用上游服務(wù)端接口時附加該序列號和用于認證的 ID。

當上游服務(wù)器收到請求信息后拿取該 序列號 和下游 認證ID 進行組合，形成用于操作 Redis 的 Key，然后到 Redis 中查詢是否存在對應(yīng)的 Key 的鍵值對，根據(jù)其結(jié)果：

• 如果存在，就說明已經(jīng)對該下游的該序列號的請求進行了業(yè)務(wù)處理，這時可以直接響應(yīng)重復(fù)請求的錯誤信息。
• 如果不存在，就以該 Key 作為 Redis 的鍵，以下游關(guān)鍵信息作為存儲的值（例如下游商傳遞的一些業(yè)務(wù)邏輯信息），將該鍵值對存儲到 Redis 中 ，然后再正常執(zhí)行對應(yīng)的業(yè)務(wù)邏輯即可。

適用操作：

• 插入操作
• 更新操作
• 刪除操作

使用限制：

• 要求第三方傳遞唯一序列號；
• 需要使用第三方組件 Redis 進行數(shù)據(jù)效驗；

主要流程：

 主要步驟：

• ① 下游服務(wù)生成分布式 ID 作為序列號，然后執(zhí)行請求調(diào)用上游接口，并附帶“唯一序列號”與請求的“認證憑據(jù)ID”。
• ② 上游服務(wù)進行安全效驗，檢測下游傳遞的參數(shù)中是否存在“序列號”和“憑據(jù)ID”。
• ③ 上游服務(wù)到 Redis 中檢測是否存在對應(yīng)的“序列號”與“認證ID”組成的 Key，如果存在就拋出重復(fù)執(zhí)行的異常信息，然后響應(yīng)下游對應(yīng)的錯誤信息。如果不存在就以該“序列號”和“認證ID”組合作為 Key，以下游關(guān)鍵信息作為 Value，進而存儲到 Redis 中，然后正常執(zhí)行接來來的業(yè)務(wù)邏輯。

上面步驟中插入數(shù)據(jù)到 Redis 一定要設(shè)置過期時間。這樣能保證在這個時間范圍內(nèi)，如果重復(fù)調(diào)用接口，則能夠進行判斷識別。如果不設(shè)置過期時間，很可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)無限量的存入 Redis，致使 Redis 不能正常工作。

3.2、防重 Token 令牌

方案描述：

針對客戶端連續(xù)點擊或者調(diào)用方的超時重試等情況，例如提交訂單，此種操作就可以用 Token 的機制實現(xiàn)防止重復(fù)提交。簡單的說就是調(diào)用方在調(diào)用接口的時候先向后端請求一個全局 ID（Token），請求的時候攜帶這個全局 ID 一起請求（Token 最好將其放到 Headers 中），后端需要對這個 Token 作為 Key，用戶信息作為 Value 到 Redis 中進行鍵值內(nèi)容校驗，如果 Key 存在且 Value 匹配就執(zhí)行刪除命令，然后正常執(zhí)行后面的業(yè)務(wù)邏輯。如果不存在對應(yīng)的 Key 或 Value 不匹配就返回重復(fù)執(zhí)行的錯誤信息，這樣來保證冪等操作。

使用限制：

• 需要生成全局唯一 Token 串；
• 需要使用第三方組件 Redis 進行數(shù)據(jù)效驗；

主要流程：

① 服務(wù)端提供獲取 Token 的接口，該 Token 可以是一個序列號，也可以是一個分布式 ID 或者 UUID 串。

② 客戶端調(diào)用接口獲取 Token，這時候服務(wù)端會生成一個 Token 串。

③ 然后將該串存入 Redis 數(shù)據(jù)庫中，以該 Token 作為 Redis 的鍵（注意設(shè)置過期時間）。

④ 將 Token 返回到客戶端，客戶端拿到后應(yīng)存到表單隱藏域中。

⑤ 客戶端在執(zhí)行提交表單時，把 Token 存入到 Headers 中，執(zhí)行業(yè)務(wù)請求帶上該 Headers。

⑥ 服務(wù)端接收到請求后從 Headers 中拿到 Token，然后根據(jù) Token 到 Redis 中查找該 key 是否存在。

⑦ 服務(wù)端根據(jù) Redis 中是否存該 key 進行判斷，如果存在就將該 key 刪除，然后正常執(zhí)行業(yè)務(wù)邏輯。如果不存在就拋異常，返回重復(fù)提交的錯誤信息。

注意，在并發(fā)情況下，執(zhí)行 Redis 查找數(shù)據(jù)與刪除需要保證原子性，否則很可能在并發(fā)下無法保證冪等性。其實現(xiàn)方法可以使用分布式鎖或者使用 Lua 表達式來注銷查詢與刪除操作。

參考鏈接：

阿里面試官：接口的冪等性怎么設(shè)計？

優(yōu)雅地處理重復(fù)請求（并發(fā)請求）

SpringBoot 接口冪等性實現(xiàn)的 4 種方案！這個我真的服氣了！

到此這篇關(guān)于淺談Redis處理接口冪等性的兩種方案的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Redis 接口冪等性內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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