什么是冪等性？冪等的實現(xiàn)原理

冪等性

今天我們來談談什么是冪等性？

引用百度百科的解析如下：

冪等（idempotent、idempotence）是一個數(shù)學與計算機學概念，常見于抽象代數(shù)中。

在編程中一個冪等操作的特點是其任意多次執(zhí)行所產(chǎn)生的影響均與一次執(zhí)行的影響相同。冪等函數(shù)，或冪等方法，是指可以使用相同參數(shù)重復執(zhí)行，并能獲得相同結果的函數(shù)。這些函數(shù)不會影響系統(tǒng)狀態(tài)，也不用擔心重復執(zhí)行會對系統(tǒng)造成改變。例如，“setTrue()”函數(shù)就是一個冪等函數(shù),無論多次執(zhí)行，其結果都是一樣的.更復雜的操作冪等保證是利用唯一交易號(流水號)實現(xiàn)。

這解析，確實有點長了，大家話看看就行了?。?！(●'?'●)

那對于我們程序員來說，我們關心的更多是下面這些問題：

什么地方，什么場景下需要用到冪等？

冪等，我們需要怎么做，如何實現(xiàn)冪等呢？

如何實現(xiàn)冪等呢

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什么場景下需要用到冪等

前端表單重復提交問題

用戶訂單支付問題

銀行業(yè)務辦理取號問題

用戶惡意進行調(diào)接口問題

接口超時重復提交問題

MQ消息進行重復消費

當然了，還有很多場景會用到冪等，這里咱們就不一一列舉出來了。

那我們要如何設計一個冪等功能呢，而且還是代碼非侵入式？

代碼非侵入式的意思，就是，我們的業(yè)務邏輯代碼，不需要處理冪等校驗的邏輯。

業(yè)務功能不處理？那交給誰處理呢？別著急，聽哥們一一道來。^_^

業(yè)務功能不處理？

這里，要實現(xiàn)代碼非侵入式的冪等校驗，我們就要使用到切面編程了（@Aspect）

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冪等的實現(xiàn)原理

在系統(tǒng)中一些接口需要增加冪等處理，冪等的概念是一個業(yè)務請求只能執(zhí)行一次。類似銀行業(yè)務辦理，首先需要取一個號，然后用戶使用這個號去柜臺辦理業(yè)務。這個號只能使用一次，如果過期或者已辦理這個號就無效了。

我們的冪等也是使用這種原理。

1.首先客戶端調(diào)用通過我們的系統(tǒng)獲取一個號，我們稱之為冪等號，這個號已經(jīng)存在我們的系統(tǒng)中。

2.客戶端使用這個號，調(diào)用我們的接口。

3.我們系統(tǒng)判斷這個號在我們的系統(tǒng)中已經(jīng)存在，如果存在則允許業(yè)務辦理，如果不存在，則表示這是一個非法的號，我們直接拋出異常。

4.當業(yè)務處理完成，我們會將這個號從我們的系統(tǒng)中刪除掉。

好了，這實現(xiàn)步驟，也是十分清晰了呀?。?！^_^

那么我們下面就來看代碼如何實現(xiàn)了

冪等的代碼實現(xiàn)

定義一個冪等處理接口

public?interface?Idempotence?{
????/**
?????*?檢查是否存在冪等號
?????*?@param?idempotenceId?冪等號
?????*?@return?是否存在
?????*/
????boolean?check(String?idempotenceId);

????/**
?????*?記錄冪等號
?????*?@param?idempotenceId?冪等號
?????*/
????void?record(String?idempotenceId);

????/**
?????*?記錄冪等號
?????*?@param?idempotenceId?冪等號
?????*?@param?time?過期時間
?????*/
????void?record(String?idempotenceId,?Integer?time);

????/**
?????*?刪除冪等號
?????*?@param?idempotenceId?冪等號
?????*/
????void?delete(String?idempotenceId);

}

定義一個冪等處理接口實現(xiàn)類

@Component
public?class?RedisIdempotence?implements?Idempotence?{
????@Autowired
????private?RedisRepository?redisRepository;

????@Override
????public?boolean?check(String?idempotenceId)?{
????????return?redisRepository.exists(idempotenceId);
????}

????@Override
????public?void?record(String?idempotenceId)?{
????????redisRepository.set(idempotenceId,"1");
????}

????@Override
????public?void?record(String?idempotenceId,Integer?time)?{
????????redisRepository.setExpire(idempotenceId,"1",time);
????}

????@Override
????public?void?delete(String?idempotenceId)?{
????????redisRepository.del(idempotenceId);
????}
}

這個實現(xiàn)類，咱們就用redis存儲這個冪等號 實現(xiàn)4個方法：

檢查是否存在冪等號

記錄冪等號

記錄冪等號（帶過期時間）

刪除冪等號

冪等工具類

@Component
public?class?IdempotenceUtil?{
????@Autowired
????private?RedisRepository?redisRepository;
????/**
?????*?生成冪等號
?????*?@return
?????*/
????public?String?generateId()?{
????????String?uuid?=?UUID.randomUUID().toString();
????????String?uId=Base64Util.encode(uuid).toLowerCase();
????????redisRepository.setExpire(uId,"1",1800);
????????return?uId;
????}

????/**
?????*?從Header里面獲取冪等號
?????*?@return
?????*/
????public?String?getHeaderIdempotenceId(){
????????ServletRequestAttributes?attributes?=?(ServletRequestAttributes)?RequestContextHolder.getRequestAttributes();
????????HttpServletRequest?request?=?attributes.getRequest();
????????String?idempotenceId=request.getHeader("idempotenceId");
????????return?idempotenceId;
????}
}

這個工具類，提供兩個方法。

1.生成一個冪等號，咱們就用uuid

2.從Header里面獲取冪等號

定義一個注解

/**
?*?接口增加冪等性
?*/
@Target({ElementType.METHOD})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
public?@interface?IdempotenceRequired?{

}

切面

@Aspect
@Slf4j
@Component
public?class?IdempotenceSupportAdvice?{
????@Autowired
????private?Idempotence?idempotence;
????@Autowired
????IdempotenceUtil?idempotenceUtil;

????/**
?????*?攔截有@IdempotenceRequired?注解?的方法。
?????*/
????@Pointcut("@annotation(xxx.xxx.IdempotenceRequired)")
????public?void?idempotenceMethod(){}

????@AfterThrowing(value?=?"idempotenceMethod()()",throwing?=?"e")
????public?void?afterThrowing(Throwable?e){
????????if(!(e?instanceof?IdempotencyException))?{
????????????//?從HTTP?header中獲取冪等號idempotenceId
????????????String?idempotenceId?=?idempotenceUtil.getHeaderIdempotenceId();
????????????idempotence.record(idempotenceId,?1800);
????????}
????}

????@Around(value?=?"idempotenceMethod()")
????public?Object?around(ProceedingJoinPoint??joinPoint)?throws?Throwable?{
????????//?從HTTP?header中獲取冪等號idempotenceId
????????String?idempotenceId?=?idempotenceUtil.getHeaderIdempotenceId();
????????if(StringUtils.isEmpty(idempotenceId)){
????????????//不存在冪等號則不進行額外操作
????????????return?joinPoint.proceed();
????????}
????????//?前置操作?冪等號是否存在
????????boolean?existed?=?idempotence.check(idempotenceId);
????????if?(!existed)?{
????????????throw?new?IdempotencyException("{success:false,message:"操作重復，請重新輸入冪等號重試！",data:-2}");
????????}
????????//刪除冪等號
????????idempotence.delete(idempotenceId);
????????Object?result?=?joinPoint.proceed();

????????return?result;
????}
}

定義個controller

@RequestMapping("/idempotence")
public?class?IdempotenceController?{
????/**
?????*?生成冪等號
?????*?@return
?????*/
????@GetMapping("/generateId")
????public?JsonResult?generateId(){
????????IdempotenceUtil?idempotenceUtil=SpringUtil.getBean(IdempotenceUtil.class);
????????String?uId=idempotenceUtil.generateId();
????????return?JsonResult.success("成功生成！").setData(uId);
????}
}

好了，實現(xiàn)的代碼，就是這些了，理解起來也是比較簡單，沒有過多復雜的邏輯。

接下來，就是如何使用的問題了，

使用的問題

這個使用，也是十分的簡單啦！?。?/p>

冪等的使用

「服務端：」

不是所有的方法都需要切面攔截 ，只有 IdempotenceRequired 注解的方法才會被攔截。

例如下面接口：

@IdempotenceRequired
@PostMapping("/getUsers")
public?JsonResult?getUsers(){

????//執(zhí)行正常業(yè)務邏輯
????...
}

在開發(fā)冪等接口時，只需要在方法上簡單增加一個 IdempotenceRequired 注解即可。

這基本上就是代碼非侵入式了呀?。?！

代碼非侵入式

「客戶端：」

服務端處理好后，在客戶端訪問接口的時候需要執(zhí)行以下步驟：

需要先獲取冪等號

然后將冪等號添加到請求頭中

1.獲取冪等號http://服務地址/idempotence/generateIdhttp://xn--zfry9hnb732h/idempotence/generateId

獲取冪等號

2.請求調(diào)用

往header中添加冪等號

往header中添加冪等號

好了，到這里冪等的實現(xiàn)，就已經(jīng)完成了?。?！^_^

那我們就可以愉快的編寫代碼了！??！^_^

編輯：黃飛