Java防止數(shù)據(jù)重復(fù)提交的方法有哪些

import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping; import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;  @RequestMapping("/user") @RestController public class UserController {    /**      * 被重復(fù)請(qǐng)求的方法      */     @RequestMapping("/add")     public String addUser(String id) {         // 業(yè)務(wù)代碼...         System.out.println("添加用戶ID:" + id);         return "執(zhí)行成功！";     } }

但前端攔截有一個(gè)致命的問(wèn)題，如果是懂行的程序員或非法用戶可以直接繞過(guò)前端頁(yè)面，通過(guò)模擬請(qǐng)求來(lái)重復(fù)提交請(qǐng)求，比如充值了 100 元，重復(fù)提交了 10  次變成了 1000 元(瞬間發(fā)現(xiàn)了一個(gè)致富的好辦法)。

所以除了前端攔截一部分正常的誤操作之外，后端的攔截也是必不可少。

后端攔截

后端攔截的實(shí)現(xiàn)思路是在方法執(zhí)行之前，先判斷此業(yè)務(wù)是否已經(jīng)執(zhí)行過(guò)，如果執(zhí)行過(guò)則不再執(zhí)行，否則就正常執(zhí)行。

我們將請(qǐng)求的業(yè)務(wù) ID 存儲(chǔ)在內(nèi)存中，并且通過(guò)添加互斥鎖來(lái)保證多線程下的程序執(zhí)行安全，大體實(shí)現(xiàn)思路如下圖所示：

然而，將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在內(nèi)存中，最簡(jiǎn)單的方法就是使用 HashMap 存儲(chǔ)，或者是使用 Guava Cache 也是同樣的效果，但很顯然 HashMap  可以更快的實(shí)現(xiàn)功能，所以我們先來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè) HashMap 的防重(防止重復(fù))版本。

1.基礎(chǔ)版——HashMap

import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping; import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;  import java.util.HashMap; import java.util.Map;  /**  * 普通 Map 版本  */ @RequestMapping("/user") @RestController public class UserController3 {      // 緩存 ID 集合     private Map reqCache = new HashMap<>();      @RequestMapping("/add")     public String addUser(String id) {         // 非空判斷(忽略)...         synchronized (this.getClass()) {             // 重復(fù)請(qǐng)求判斷             if (reqCache.containsKey(id)) {                 // 重復(fù)請(qǐng)求                 System.out.println("請(qǐng)勿重復(fù)提交?。。? + id);                 return "執(zhí)行失敗";             }             // 存儲(chǔ)請(qǐng)求 ID             reqCache.put(id, 1);         }         // 業(yè)務(wù)代碼...         System.out.println("添加用戶ID:" + id);         return "執(zhí)行成功！";     } }

實(shí)現(xiàn)效果如下圖所示：

存在的問(wèn)題：此實(shí)現(xiàn)方式有一個(gè)致命的問(wèn)題，因?yàn)?HashMap 是無(wú)限增長(zhǎng)的，因此它會(huì)占用越來(lái)越多的內(nèi)存，并且隨著 HashMap  數(shù)量的增加查找的速度也會(huì)降低，所以我們需要實(shí)現(xiàn)一個(gè)可以自動(dòng)“清除”過(guò)期數(shù)據(jù)的實(shí)現(xiàn)方案。

2.優(yōu)化版——固定大小的數(shù)組

此版本解決了 HashMap 無(wú)限增長(zhǎng)的問(wèn)題，它使用數(shù)組加下標(biāo)計(jì)數(shù)器(reqCacheCounter)的方式，實(shí)現(xiàn)了固定數(shù)組的循環(huán)存儲(chǔ)。

當(dāng)數(shù)組存儲(chǔ)到最后一位時(shí)，將數(shù)組的存儲(chǔ)下標(biāo)設(shè)置 0，再?gòu)念^開(kāi)始存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)代碼如下：

import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping; import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;  import java.util.Arrays;  @RequestMapping("/user") @RestController public class UserController {      private static String[] reqCache = new String[100]; // 請(qǐng)求 ID 存儲(chǔ)集合     private static Integer reqCacheCounter = 0; // 請(qǐng)求計(jì)數(shù)器（指示 ID 存儲(chǔ)的位置）      @RequestMapping("/add")     public String addUser(String id) {         // 非空判斷(忽略)...         synchronized (this.getClass()) {             // 重復(fù)請(qǐng)求判斷             if (Arrays.asList(reqCache).contains(id)) {                 // 重復(fù)請(qǐng)求                 System.out.println("請(qǐng)勿重復(fù)提交！??！" + id);                 return "執(zhí)行失敗";             }             // 記錄請(qǐng)求 ID             if (reqCacheCounter >= reqCache.length) reqCacheCounter = 0; // 重置計(jì)數(shù)器             reqCache[reqCacheCounter] = id; // 將 ID 保存到緩存             reqCacheCounter++; // 下標(biāo)往后移一位         }         // 業(yè)務(wù)代碼...         System.out.println("添加用戶ID:" + id);         return "執(zhí)行成功！";     } }

3.擴(kuò)展版——雙重檢測(cè)鎖(DCL)

上一種實(shí)現(xiàn)方法將判斷和添加業(yè)務(wù)，都放入 synchronized 中進(jìn)行加鎖操作，這樣顯然性能不是很高，于是我們可以使用單例中著名的 DCL(Double  Checked Locking，雙重檢測(cè)鎖)來(lái)優(yōu)化代碼的執(zhí)行效率，實(shí)現(xiàn)代碼如下：

import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping; import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;  import java.util.Arrays;  @RequestMapping("/user") @RestController public class UserController {      private static String[] reqCache = new String[100]; // 請(qǐng)求 ID 存儲(chǔ)集合     private static Integer reqCacheCounter = 0; // 請(qǐng)求計(jì)數(shù)器（指示 ID 存儲(chǔ)的位置）      @RequestMapping("/add")     public String addUser(String id) {         // 非空判斷(忽略)...         // 重復(fù)請(qǐng)求判斷         if (Arrays.asList(reqCache).contains(id)) {             // 重復(fù)請(qǐng)求             System.out.println("請(qǐng)勿重復(fù)提交！?。? + id);             return "執(zhí)行失敗";         }         synchronized (this.getClass()) {             // 雙重檢查鎖（DCL,double checked locking）提高程序的執(zhí)行效率             if (Arrays.asList(reqCache).contains(id)) {                 // 重復(fù)請(qǐng)求                 System.out.println("請(qǐng)勿重復(fù)提交?。。? + id);                 return "執(zhí)行失敗";             }             // 記錄請(qǐng)求 ID             if (reqCacheCounter >= reqCache.length) reqCacheCounter = 0; // 重置計(jì)數(shù)器             reqCache[reqCacheCounter] = id; // 將 ID 保存到緩存             reqCacheCounter++; // 下標(biāo)往后移一位         }         // 業(yè)務(wù)代碼...         System.out.println("添加用戶ID:" + id);         return "執(zhí)行成功！";     } }

注意：DCL 適用于重復(fù)提交頻繁比較高的業(yè)務(wù)場(chǎng)景，對(duì)于相反的業(yè)務(wù)場(chǎng)景下 DCL 并不適用。

4.完善版——LRUMap

上面的代碼基本已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了重復(fù)數(shù)據(jù)的攔截，但顯然不夠簡(jiǎn)潔和優(yōu)雅，比如下標(biāo)計(jì)數(shù)器的聲明和業(yè)務(wù)處理等，但值得慶幸的是 Apache 為我們提供了一個(gè)  commons-collections 的框架，里面有一個(gè)非常好用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) LRUMap 可以保存指定數(shù)量的固定的數(shù)據(jù)，并且它會(huì)按照 LRU  算法，幫你清除最不常用的數(shù)據(jù)。

小貼士：LRU 是 Least Recently Used 的縮寫(xiě)，即最近最少使用，是一種常用的數(shù)據(jù)淘汰算法，選擇最近最久未使用的數(shù)據(jù)予以淘汰。

首先，我們先來(lái)添加 Apache commons collections 的引用：

      org.apache.commons   commons-collections4   4.4 

實(shí)現(xiàn)代碼如下：

import org.apache.commons.collections4.map.LRUMap; import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping; import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;  @RequestMapping("/user") @RestController public class UserController {      // 最大容量 100 個(gè)，根據(jù) LRU 算法淘汰數(shù)據(jù)的 Map 集合     private LRUMap reqCache = new LRUMap<>(100);      @RequestMapping("/add")     public String addUser(String id) {         // 非空判斷(忽略)...         synchronized (this.getClass()) {             // 重復(fù)請(qǐng)求判斷             if (reqCache.containsKey(id)) {                 // 重復(fù)請(qǐng)求                 System.out.println("請(qǐng)勿重復(fù)提交！??！" + id);                 return "執(zhí)行失敗";             }             // 存儲(chǔ)請(qǐng)求 ID             reqCache.put(id, 1);         }         // 業(yè)務(wù)代碼...         System.out.println("添加用戶ID:" + id);         return "執(zhí)行成功！";     } }

使用了 LRUMap 之后，代碼顯然簡(jiǎn)潔了很多。

5.最終版——封裝

以上都是方法級(jí)別的實(shí)現(xiàn)方案，然而在實(shí)際的業(yè)務(wù)中，我們可能有很多的方法都需要防重，那么接下來(lái)我們就來(lái)封裝一個(gè)公共的方法，以供所有類使用：

import org.apache.commons.collections4.map.LRUMap;  /**  * 冪等性判斷  */ public class IdempotentUtils {      // 根據(jù) LRU(Least Recently Used，最近最少使用)算法淘汰數(shù)據(jù)的 Map 集合，最大容量 100 個(gè)     private static LRUMap reqCache = new LRUMap<>(100);      /**      * 冪等性判斷      * @return      */     public static boolean judge(String id, Object lockClass) {         synchronized (lockClass) {             // 重復(fù)請(qǐng)求判斷             if (reqCache.containsKey(id)) {                 // 重復(fù)請(qǐng)求                 System.out.println("請(qǐng)勿重復(fù)提交?。?！" + id);                 return false;             }             // 非重復(fù)請(qǐng)求，存儲(chǔ)請(qǐng)求 ID             reqCache.put(id, 1);         }         return true;     } }

調(diào)用代碼如下：

import com.example.idempote.util.IdempotentUtils; import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping; import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;  @RequestMapping("/user") @RestController public class UserController4 {     @RequestMapping("/add")     public String addUser(String id) {         // 非空判斷(忽略)...         // -------------- 冪等性調(diào)用（開(kāi)始） --------------         if (!IdempotentUtils.judge(id, this.getClass())) {             return "執(zhí)行失敗";         }         // -------------- 冪等性調(diào)用（結(jié)束） --------------         // 業(yè)務(wù)代碼...         System.out.println("添加用戶ID:" + id);         return "執(zhí)行成功！";     } }

小貼士：一般情況下代碼寫(xiě)到這里就結(jié)束了，但想要更簡(jiǎn)潔也是可以實(shí)現(xiàn)的，你可以通過(guò)自定義注解，將業(yè)務(wù)代碼寫(xiě)到注解中，需要調(diào)用的方法只需要寫(xiě)一行注解就可以防止數(shù)據(jù)重復(fù)提交了，老鐵們可以自行嘗試一下(需要磊哥擼一篇的，評(píng)論區(qū)留言  666)。

擴(kuò)展知識(shí)——LRUMap 實(shí)現(xiàn)原理分析

既然 LRUMap 如此強(qiáng)大，我們就來(lái)看看它是如何實(shí)現(xiàn)的。

LRUMap 的本質(zhì)是持有頭結(jié)點(diǎn)的環(huán)回雙鏈表結(jié)構(gòu)，它的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)如下：

AbstractLinkedMap.LinkEntry entry;

當(dāng)調(diào)用查詢方法時(shí)，會(huì)將使用的元素放在雙鏈表 header 的前一個(gè)位置，源碼如下：

public V get(Object key, boolean updateToMRU) {     LinkEntry entry = this.getEntry(key);     if (entry == null) {         return null;     } else {         if (updateToMRU) {             this.moveToMRU(entry);         }          return entry.getValue();     } } protected void moveToMRU(LinkEntry entry) {     if (entry.after != this.header) {         ++this.modCount;         if (entry.before == null) {             throw new IllegalStateException("Entry.before is null. This should not occur if your keys are immutable, and you have used synchronization properly.");         }          entry.before.after = entry.after;         entry.after.before = entry.before;         entry.after = this.header;         entry.before = this.header.before;         this.header.before.after = entry;         this.header.before = entry;     } else if (entry == this.header) {         throw new IllegalStateException("Can't move header to MRU This should not occur if your keys are immutable, and you have used synchronization properly.");     }  }

如果新增元素時(shí)，容量滿了就會(huì)移除 header 的后一個(gè)元素，添加源碼如下：

protected void addMapping(int hashIndex, int hashCode, K key, V value) {     // 判斷容器是否已滿      if (this.isFull()) {         LinkEntry reuse = this.header.after;         boolean removeLRUEntry = false;         if (!this.scanUntilRemovable) {             removeLRUEntry = this.removeLRU(reuse);         } else {             while(reuse != this.header && reuse != null) {                 if (this.removeLRU(reuse)) {                     removeLRUEntry = true;                     break;                 }                 reuse = reuse.after;             }             if (reuse == null) {                 throw new IllegalStateException("Entry.after=null, header.after=" + this.header.after + " header.before=" + this.header.before + " key=" + key + " value=" + value + " size=" + this.size + " maxSize=" + this.maxSize + " This should not occur if your keys are immutable, and you have used synchronization properly.");             }         }         if (removeLRUEntry) {             if (reuse == null) {                 throw new IllegalStateException("reuse=null, header.after=" + this.header.after + " header.before=" + this.header.before + " key=" + key + " value=" + value + " size=" + this.size + " maxSize=" + this.maxSize + " This should not occur if your keys are immutable, and you have used synchronization properly.");             }             this.reuseMapping(reuse, hashIndex, hashCode, key, value);         } else {             super.addMapping(hashIndex, hashCode, key, value);         }     } else {         super.addMapping(hashIndex, hashCode, key, value);     } }

判斷容量的源碼：

public boolean isFull() {   return size >= maxSize; }

容量未滿就直接添加數(shù)據(jù)：

super.addMapping(hashIndex, hashCode, key, value);

如果容量滿了，就調(diào)用 reuseMapping 方法使用 LRU 算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行清除。

綜合來(lái)說(shuō)：LRUMap 的本質(zhì)是持有頭結(jié)點(diǎn)的環(huán)回雙鏈表結(jié)構(gòu)，當(dāng)使用元素時(shí)，就將該元素放在雙鏈表 header  的前一個(gè)位置，在新增元素時(shí)，如果容量滿了就會(huì)移除 header的后一個(gè)元素。

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