什么是冪等性？

對于同一筆業(yè)務操作，不管調用多少次，得到的結果都是一樣的。

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冪等性設計

我們以對接支付寶充值為例，來分析支付回調接口如何設計？

如果我們系統(tǒng)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接口，支付寶回調信息中會攜帶（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(tǒng)中是唯一的。

回調接口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(xù)向下執(zhí)行
4.開啟本地事務
5.本地系統(tǒng)給用戶加錢
6.將訂單狀態(tài)置為成功
7.提交本地事務

上面的過程，對于同一筆訂單，如果支付寶同時通知多次，會出現什么問題？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(xù)向下執(zhí)行，最終本地會給用戶加兩次錢。

此方式適用于單機其，通知按順序執(zhí)行的情況，只能用于自己寫著玩玩。

方式2（jvm加鎖方式）

方式1中由于并發(fā)出現了問題，此時我們使用java中的Lock加鎖，來防止并發(fā)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(xù)向下執(zhí)行
5.開啟本地事務
6.本地系統(tǒng)給用戶加錢
7.將訂單狀態(tài)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(tǒng)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(tǒng)中，多數是采用集群方式部署系統(tǒng)，同一套代碼后面會部署多套，如果支付寶同時發(fā)來多個通知經過負載均衡轉發(fā)到不同的機器，上面的鎖就不起效了。此時對于多個請求相當于無鎖處理了，又會出現方式1中的結果。此時我們需要分布式鎖來做處理。

方式3（悲觀鎖方式）

使用數據庫中悲觀鎖實現。悲觀鎖類似于方式二中的Lock，只不過是依靠數據庫來實現的。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.查詢訂單信息并加悲觀鎖

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(xù)向下執(zhí)行
6.給本地系統(tǒng)給用戶加錢
7.將訂單狀態(tài)置為成功
8.提交本地事物

重點在于for update，對for update，做一下說明：
1.當線程A執(zhí)行for update，數據會對當前記錄加鎖，其他線程執(zhí)行到此行代碼的時候，會等待線程A釋放鎖之后，才可以獲取鎖，繼續(xù)后續(xù)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，能保證接口的冪等性，不過存在一些缺點：
1.如果業(yè)務處理比較耗時，并發(fā)情況下，后面線程會長期處于等待狀態(tài)，占用了很多線程，讓這些線程處于無效等待狀態(tài)，我們的web服務中的線程數量一般都是有限的，如果大量線程由于獲取for update鎖處于等待狀態(tài)，不利于系統(tǒng)并發(fā)操作。

方式4（樂觀鎖方式）

依靠數據庫中的樂觀鎖來實現。

1.接收到支付寶支付成功請求
2.查詢訂單信息

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(xù)向下執(zhí)行
5.打開本地事物
6.給本地系統(tǒng)給用戶加錢
7.將訂單狀態(tài)置為成功，注意這塊是重點，偽代碼：

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，類似于java中的cas操作；關于什么是cas操作，可以移步：什么是 CAS 機制？
執(zhí)行這條sql的時候，如果有多個線程同時到達這條代碼，數據內部會保證update同一條記錄會排隊執(zhí)行，最終最有一條update會執(zhí)行成功，其他未成功的，他們的num為0，然后根據num來進行提交或者回滾操作。

方式4（唯一約束方式）

依賴數據庫中唯一約束來實現。

我們可以創(chuàng)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(yè)務唯一性'
) ENGINE=InnoDB;

對于任何一個業(yè)務，有一個業(yè)務類型(ref_type)，業(yè)務有一個全局唯一的訂單號，業(yè)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(xù)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(xù)向下執(zhí)行
5.打開本地事物
6.給本地系統(tǒng)給用戶加錢
7.將訂單狀態(tài)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，偽代碼：

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：
對于同一個業(yè)務，ref_type是一樣的，當并發(fā)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。
關于這種方式可以寫成通用的方式，不過業(yè)務量大的情況下，t_uq_dipose插入數據會成為系統(tǒng)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，最好放在最后執(zhí)行，原因：插入操作會鎖表，放在最后能讓鎖表的時間降到最低，提升系統(tǒng)的并發(fā)性。

關于消息服務中，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，類似于上面業(yè)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(yōu)排序：樂觀鎖 > 唯一約束 > 悲觀鎖
3.希望大家能夠一起探討，一起成長，喜歡的關注一下（公眾號：javacode2018），可以留言