如何保证接口幂等性,幂等性到底是干什么的

本文涉及的产品
云数据库 RDS MySQL,集群系列 2核4GB
推荐场景:
搭建个人博客
RDS MySQL Serverless 基础系列,0.5-2RCU 50GB
云数据库 Tair(兼容Redis),内存型 2GB
简介: 本文介绍了幂等性原则及其在程序中的应用。首先定义了幂等性,即无论执行多少次,结果不变的特性,并区分了幂等与非幂等操作。接着详细探讨了实现幂等性的策略,如使用唯一标识符、幂等性标记字段、乐观锁版本控制等。最后,通过Java示例展示了如何实现无状态幂等操作,并强调了幂等性在分布式系统和高并发场景下的重要性。

一、幂等性原则

1.1 幂等性的定义

  • 数学中:如果一个函数f满足f(f(x))=f(x),则称f是幂等的。
  • 程序中:如果一个操作对系统状态的影响,无论执行多少次,结果都是相同的,那么这个操作就是幂等的。

1.2 幂等性与非幂等性操作的区别

  • 幂等性操作的情况:
  1. GET请求:HTTP的GET请求是幂等的,无论调用多少次,服务器端的资源状态不会改变。
  2. DELETE请求:删除一个资源是幂等的,如果资源已经被删除,再次请求删除也不会改变资源状态。
  3. 数据库中的UPDATE语句:如果将某一列的值设置为固定的值,多次执行更新操作也会得到相同的结果。
  • 非幂等性操作的例子:
  1. POST请求:HTTP的POST请求通常是非幂等的,每次请求都会创建一个新的资源或修改现有资源的状态。
  2. 支付操作:多次执行支付操作可能会导致重复支付的情况,因此支付通常是非幂等性操作。
  3. 数据库中的INSERT操作:插入新记录是非幂等的,重复执行插入操作会导致多个记录被插入。
  • 区别总结:
  • 幂等性操作:多次执行操作得到的结果与执行一次相同,不会改变系统状态。
  • 非幂等性操作:多次执行操作可能会改变系统状态,结果不同于只执行一次操作。

二、程序中实现幂等性的策略

在程序中实现幂等性通常有以下几种基础策略:

  1. 唯一标识符(ID)
  • 为每个操作分配一个唯一的标识符,确保每个操作只能被执行一次。
  1. 幂等性标记字段(Idempotency Token)
  • 在每次执行操作时,传递一个幂等性标记字段到系统中。系统在接收到请求后,首先检查该标记字段是否已经被使用过,如果已经被使用过则不执行操作。
  1. 乐观锁版本控制
  • 针对需要幂等性的操作,可以引入版本控制机制。每次执行操作时,需要提供当前版本号,系统根据版本号判断是否执行操作
  1. 状态检查
  • 在执行操作之前,先检查系统的状态是否已经处于预期状态。如果系统已经处于预期状态,则操作可以执行;否则,不执行操作
  1. 事务管理
  • 使用数据库事务来保证操作的原子性,如果操作失败,事务可以回滚到操作前的状态。
  1. 悲观锁
  • 在操作开始时锁定资源,直到操作完成才释放资源,防止其他操作干扰。

当然,实际程序开发过程中还有许多别的方法,我们要合理的选型,方能写出健壮的代码。

三、干货:Java中实现一个无状态的幂等操作

在Java中实现无状态的幂等操作通常意味着操作不依赖于任何外部状态,并且每次执行的结果都是一致的。下面跟着我一起来完成。

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不存在

存在

定义服务类

使用线程安全的缓存

执行操作的方法

生成唯一操作标识符

检查缓存

执行实际的操作逻辑

存储操作结果到缓存

返回操作结果

下面来一个实现的类瞧瞧:

java

代码解读

复制代码

import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
import java.util.UUID;

public class IdempotentService {

    /**
     * 使用线程安全的缓存来存储操作结果
     */
    private ConcurrentHashMap<String, Object> cache = new ConcurrentHashMap<>();

    public Object executeOperation(Object... parameters) {
        // 生成全局唯一的操作标识符...这里只是案例,实际这个唯一生成的要分业务去处理
        String operationId = UUID.randomUUID().toString();

        // 检查操作是否已经执行过
        if (cache.containsKey(operationId)) {
            // 操作已执行,直接返回缓存的结果
            return cache.get(operationId);
        }

        // 执行操作
        Object result = performOperation(parameters);

        // 将结果存储到缓存中
        cache.put(operationId, result);

        return result;
    }

    private Object performOperation(Object[] parameters) {
        // 执行具体的操作逻辑
        // ...
        return "Operation Result";
    }
}

四、总结

幂等性在编码中的重要性在于确保即使在分布式系统高并发场景下,重复的请求或操作也不会导致不一致或意外的结果,从而保障系统的稳定性和数据的准确性。

程序员应该深刻理解幂等性原理,并在设计和实现系统功能时主动考虑和应用幂等性策略,以确保系统的健壮性和用户的信赖度。


转载来源:https://juejin.cn/post/7402204174065139739

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