幂等性浅谈

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概述

幂等性原本是数学上的概念,即使公式:f(x)=f(f(x)) 能够成立的数学性质。用在编程领域,则意为对同一个系统,使用同样的条件,一次请求和重复的多次请求对系统资源的影响是一致的

幂等性是分布式系统设计中十分重要的概念,具有这一性质的接口在设计时总是秉持这样的一种理念:调用接口发生异常并且重复尝试时,总是会造成系统所无法承受的损失,所以必须阻止这种现象的发生

幂等有两个维度:一是空间维度上的幂等,即幂等对象的范围,是个人还是机构,是某一次交易还是某种类型的交易...二是时间维度上的幂等,即幂等的保证时间,是几秒、几分钟还是永久性的...

不同的需求,会有不一样的解决方案,难度和成本也不一样。

幂等性适用领域

试想这样的一种场景:在电商平台上支付后,因为网络原因导致系统提示你支付失败,于是你又重新付款了一次,等完成后检查网银发现被系统扣了两次款,这是一种什么样的体验?

造成上述问题的原因可能有很多,比如第一次付款时实际支付成功,但是信息返回时网络中断导致系统误判;又比如第一次付款的确失败了,但第二次付款时发生意外,导致支付请求被重复发送等等。在一次支付的过程中,每个环节都有可能会发生问题,我们要如何规避这类问题引发的分险?

幂等性是解决这类问题的方案之一,所以在电商,银行,互联网金融等对数据准确性要求很高的领域中,这一特性具有十分重要的地位。

幂等的常用思路

1. MVCC:####

多版本并发控制,乐观锁的一种实现,在数据更新时需要去比较持有数据的版本号,版本号不一致的操作无法成功。例如博客点赞次数自动+1的接口:

public boolean addCount(Long id, Long version);
update blogTable set count= count+1,version=version+1 where id=321 and version=123 

每一个version只有一次执行成功的机会,一旦失败必须重新获取。

2. 去重表:####

利用数据库表单的特性来实现幂等,常用的一个思路是在表上构建唯一性索引,保证某一类数据一旦执行完毕,后续同样的请求再也无法成功写入。

例子还是上述的博客点赞问题,要想防止一个人重复点赞,可以设计一张表,将博客id与用户id绑定建立唯一索引,每当用户点赞时就往表中写入一条数据,这样重复点赞的数据就无法写入。

3. TOKEN机制:####

这种机制就比较重要了,适用范围较广,有多种不同的实现方式。其核心思想是为每一次操作生成一个唯一性的凭证,也就是token。一个token在操作的每一个阶段只有一次执行权,一旦执行成功则保存执行结果。对重复的请求,返回同一个结果。

以电商平台为例子,电商平台上的订单id就是最适合的token。当用户下单时,会经历多个环节,比如生成订单,减库存,减优惠券等等。

每一个环节执行时都先检测一下该订单id是否已经执行过这一步骤,对未执行的请求,执行操作并缓存结果,而对已经执行过的id,则直接返回之前的执行结果,不做任何操作。这样可以在最大程度上避免操作的重复执行问题,缓存起来的执行结果也能用于事务的控制等。

总结

幂等性是分布式领域的一把利刃,每一个有志与分布式领域的程序员都应该熟悉它的设计思想。

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