深入理解幂等性及Restful风格API的幂等性问题详解

简介: 深入理解幂等性及Restful风格API的幂等性问题详解

什么是幂等性

HTTP/1.1中对幂等性的定义是:一次和多次请求某一个资源对于资源本身应该具有同样的结果(网络超时等问题除外)。也就是说,其任意多次执行对资源本身所产生的影响均与一次执行的影响相同。
这里需要关注几个重点:
幂等不仅仅只是一次(或多次)请求对资源没有副作用(比如查询数据库操作,没有增删改,因此没有对数据库有任何影响)。
幂等还包括第一次请求的时候对资源产生了副作用,但是以后的多次请求都不会再对资源产生副作用。
幂等关注的是以后的多次请求是否对资源产生的副作用,而不关注结果。
网络超时等问题,不是幂等的讨论范围。
幂等性是系统服务对外一种承诺(而不是实现),承诺只要调用接口成功,外部多次调用对系统的影响是一致的。声明为幂等的服务会认为外部调用失败是常态,并且失败之后必然会有重试。

什么情况下需要幂等性

业务开发中,经常会遇到重复提交的情况,无论是由于网络问题无法收到请求结果而重新发起请求,或是前端的操作抖动而造成重复提交情况。 在交易系统,支付系统这种重复提交造成的问题有尤其明显,比如:

用户在APP上连续点击了多次提交订单,后台应该只产生一个订单;

向支付宝发起支付请求,由于网络问题或系统BUG重发,支付宝应该只扣一次钱。 很显然,声明幂等的服务认为,外部调用者会存在多次调用的情况,为了防止外部多次调用对系统数据状态的发生多次改变,将服务设计成幂等。

幂等与防重的辨别

上面例子中小明遇到的问题,只是重复提交的情况,和服务幂等的初衷是不同的。重复提交是在第一次请求已经成功的情况下,人为的进行多次操作,导致不满足幂等要求的服务多次改变状态。而幂等更多使用的情况是第一次请求不知道结果(比如超时)或者失败的异常情况下,发起多次请求,目的是多次确认第一次请求成功,却不会因多次请求而出现多次的状态变化。

什么情况下需要保证幂等性

以SQL为例,有下面三种场景,只有第三种场景需要开发人员使用其他策略保证幂等性:

SELECT col1 FROM tab1 WHER col2=2,无论执行多少次都不会改变状态,是天然的幂等。

UPDATE tab1 SET col1=1 WHERE col2=2,无论执行成功多少次状态都是一致的,因此也是幂等操作。

UPDATE tab1 SET col1=col1+1 WHERE col2=2,每次执行的结果都会发生变化,这种不是幂等的。

为什么要设计幂等性的服务

幂等可以使得客户端逻辑处理变得简单,但是却以服务逻辑变得复杂为代价。满足幂等服务的需要在逻辑中至少包含两点:

首先去查询上一次的执行状态,如果没有则认为是第一次请求

在服务改变状态的业务逻辑前,保证防重复提交的逻辑

幂等的不足

幂等是为了简化客户端逻辑处理,却增加了服务提供者的逻辑和成本,是否有必要,需要根据具体场景具体分析,因此除了业务上的特殊要求外,尽量不提供幂等的接口。

增加了额外控制幂等的业务逻辑,复杂化了业务功能;

把并行执行的功能改为串行执行,降低了执行效率。

保证幂等的策略

幂等需要通过唯一的业务单号来保证。也就是说相同的业务单号,认为是同一笔业务。使用这个唯一的业务单号来确保,后面多次的相同的业务单号的处理逻辑和执行效果是一致的。 下面以支付为例,在不考虑并发的情况下,实现幂等很简单:①先查询一下订单是否已经支付过,②如果已经支付过,则返回支付成功;如果没有支付,进行支付流程,修改订单状态为‘已支付’。

防止重复提交的策略

上述的保证幂等方案是分成两步的,第②步依赖第①步的查询结果,无法保证原子性的。在高并发下就会出现下面的情况:第二次请求在第一次请求第②步订单状态还没有修改为‘已支付状态’的情况下到来。既然得出了这个结论,余下的问题也就变得简单:把查询和变更状态操作加锁,将并行操作改为串行操作。

乐观锁

如果只是更新已有的数据,没有必要对业务进行加锁,设计表结构时使用乐观锁,一般通过version来做乐观锁,这样既能保证执行效率,又能保证幂等。例如: UPDATE tab1 SET col1=1,version=version+1 WHERE version=#version# 不过,乐观锁存在失效的情况,就是常说的ABA问题,不过如果version版本一直是自增的就不会出现ABA的情况。如果version的版本不是自增的, 我们可以加一个时间戳,保证时间戳字段不会被更新,验证时间戳的一致性即可。可以这样想。假设我们有两个线程,第一个线程取到了version,第二个线程也取到了version。然后第一个线程更新的同时对version进行增加操作,这样第二个线程即使执行了update,也不会操作到,因为version已经改变了。

防重表

使用订单号orderNo做为去重表的唯一索引,每次请求都根据订单号向去重表中插入一条数据。第一次请求查询订单支付状态,当然订单没有支付,进行支付操作,无论成功与否,执行完后更新订单状态为成功或失败,删除去重表中的数据。后续的订单因为表中唯一索引而插入失败,则返回操作失败,直到第一次的请求完成(成功或失败)。可以看出防重表作用是加锁的功能。
通过唯一索引的方式,进行,当相同的数据,往唯一的索引表插入的时候,就会报错。
例子:
创建一个测试表

CREATE TABLE `test03` (
`id` INT(11) ,
`uid` INT(11) DEFAULT NULL);

创建唯一索引

ALTER IGNORE TABLE test03 ADD UNIQUE INDEX  id_uid(id,uid);

再次插入数据,发现相同的数据不能插入

INSERT INTO test03(id,uid) VALUES (1,1),(1,2),(1,1),(1,2),(1,1);

这种方式其实和下方的redis方式形式上差不多,而且下方的方式更快。

分布式锁

这里使用的防重表可以使用分布式锁代替,比如Redis。订单发起支付请求,支付系统会去Redis缓存中查询是否存在该订单号的Key,如果不存在,则向Redis增加Key为订单号。查询订单支付已经支付,如果没有则进行支付,支付完成后删除该订单号的Key。通过Redis做到了分布式锁,只有这次订单订单支付请求完成,下次请求才能进来。相比去重表,将放并发做到了缓存中,较为高效。思路相同,同一时间只能完成一次支付请求。

token令牌

这种方式分成两个阶段:申请token阶段和支付阶段。 第一阶段,在进入到提交订单页面之前,需要订单系统根据用户信息向支付系统发起一次申请token的请求,支付系统将token保存到Redis缓存中,为第二阶段支付使用。 第二阶段,订单系统拿着申请到的token发起支付请求,支付系统会检查Redis中是否存在该token,如果存在,表示第一次发起支付请求,删除缓存中token后开始支付逻辑处理;如果缓存中不存在,表示非法请求。 实际上这里的token是一个信物,支付系统根据token确认,你是你妈的孩子。不足是需要系统间交互两次,流程较上述方法复杂。

支付缓冲区

把订单的支付请求都快速地接下来,一个快速接单的缓冲管道。后续使用异步任务处理管道中的数据,过滤掉重复的待支付订单。优点是同步转异步,高吞吐。不足是不能及时地返回支付结果,需要后续监听支付结果的异步返回。

RestfulApi幂等性详解

我们要注意幂等是面向资源的。这个 HTTP GET 方法可能会每次得到不同的返回内容,但并不影响资源。

GET方法

HTTP GET 方法,用于获取资源,不管调用多少次接口,结果都不会改变,所以是幂等的。只是查询数据,不会影响到资源的变化,因此我们认为它幂等。

POST方法

HTTP POST 方法是一个非幂等方法,因为调用多次,都将产生新的资源。因为它会对资源本身产生影响,每次调用都会有新的资源产生,因此不满足幂等性。

PUT方法

因为它直接把实体部分的数据替换到服务器的资源,我们多次调用它,只会产生一次影响,但是有相同结果的 HTTP 方法,所以满足幂等性。

Delete方法

HTTP DELETE 方法用于删除资源,会将资源删除。调用一次和多次对资源产生影响是相同的,所以也满足幂等性。
所以对于restful来说,只有post是不满足的。

相关文章
|
9月前
|
XML JSON API
识别这些API接口定义(http,https,api,RPC,webservice,Restful api ,OpenAPI)
本内容介绍了API相关的术语分类,包括传输协议(HTTP/HTTPS)、接口风格(RESTful、WebService、RPC)及开放程度(API、OpenAPI),帮助理解各类API的特点与应用场景。
|
11月前
|
缓存 安全 API
RESTful与GraphQL:电商API接口设计的技术细节与适用场景
本文对比了RESTful与GraphQL这两种主流电商API接口设计方案。RESTful通过资源与HTTP方法定义操作,简单直观但可能引发过度或欠获取数据问题;GraphQL允许客户端精确指定所需字段,提高灵活性和传输效率,但面临深度查询攻击等安全挑战。从性能、灵活性、安全性及适用场景多维度分析,RESTful适合资源导向场景,GraphQL则适用于复杂数据需求。实际开发中需根据业务特点选择合适方案,或结合两者优势,以优化用户体验与系统性能。
|
11月前
|
JSON 编解码 API
Go语言网络编程:使用 net/http 构建 RESTful API
本章介绍如何使用 Go 语言的 `net/http` 标准库构建 RESTful API。内容涵盖 RESTful API 的基本概念及规范,包括 GET、POST、PUT 和 DELETE 方法的实现。通过定义用户数据结构和模拟数据库,逐步实现获取用户列表、创建用户、更新用户、删除用户的 HTTP 路由处理函数。同时提供辅助函数用于路径参数解析,并展示如何设置路由器启动服务。最后通过 curl 或 Postman 测试接口功能。章节总结了路由分发、JSON 编解码、方法区分、并发安全管理和路径参数解析等关键点,为更复杂需求推荐第三方框架如 Gin、Echo 和 Chi。
|
10月前
|
缓存 边缘计算 前端开发
从业务需求到技术栈:电商API选型RESTful还是GraphQL?这5个维度帮你决策
在数字经济时代,电商平台的竞争已延伸至用户体验与系统效能。作为连接前后端及各类服务的核心,API接口的架构设计至关重要。本文对比RESTful与GraphQL两大主流方案,从电商场景出发,分析两者的技术特性、适用场景与选型逻辑,帮助开发者根据业务需求做出最优选择。
|
XML JSON API
Understanding RESTful API and Web Services: Key Differences and Use Cases
在现代软件开发中,RESTful API和Web服务均用于实现系统间通信,但各有特点。RESTful API遵循REST原则,主要使用HTTP/HTTPS协议,数据格式多为JSON或XML,适用于无状态通信;而Web服务包括SOAP和REST,常用于基于网络的API,采用标准化方法如WSDL或OpenAPI。理解两者区别有助于选择适合应用需求的解决方案,构建高效、可扩展的应用程序。
|
机器学习/深度学习 设计模式 API
Python 高级编程与实战:构建 RESTful API
本文深入探讨了使用 Python 构建 RESTful API 的方法,涵盖 Flask、Django REST Framework 和 FastAPI 三个主流框架。通过实战项目示例,详细讲解了如何处理 GET、POST 请求,并返回相应数据。学习这些技术将帮助你掌握构建高效、可靠的 Web API。
|
JSON JavaScript 前端开发
深入浅出Node.js:从零开始构建RESTful API
在数字化时代的浪潮中,后端开发作为连接用户与数据的桥梁,扮演着至关重要的角色。本文将引导您步入Node.js的奇妙世界,通过实践操作,掌握如何使用这一强大的JavaScript运行时环境构建高效、可扩展的RESTful API。我们将一同探索Express框架的使用,学习如何设计API端点,处理数据请求,并实现身份验证机制,最终部署我们的成果到云服务器上。无论您是初学者还是有一定基础的开发者,这篇文章都将为您打开一扇通往后端开发深层知识的大门。
409 12
|
XML JSON 缓存
深入理解RESTful API设计原则与实践
在现代软件开发中,构建高效、可扩展的应用程序接口(API)是至关重要的。本文旨在探讨RESTful API的核心设计理念,包括其基于HTTP协议的特性,以及如何在实际应用中遵循这些原则来优化API设计。我们将通过具体示例和最佳实践,展示如何创建易于理解、维护且性能优良的RESTful服务,从而提升前后端分离架构下的开发效率和用户体验。
|
JSON 缓存 测试技术
构建高效RESTful API的后端实践指南####
本文将深入探讨如何设计并实现一个高效、可扩展且易于维护的RESTful API。不同于传统的摘要概述,本节将直接以行动指南的形式,列出构建RESTful API时必须遵循的核心原则与最佳实践,旨在为开发者提供一套直接可行的实施框架,快速提升API设计与开发能力。 ####
|
JSON API 开发者
深入理解RESTful API设计原则
在数字化时代,API已成为连接不同软件应用的桥梁。本文旨在探讨RESTful API设计的基本原则和最佳实践,帮助开发者构建高效、可扩展的网络服务接口。通过解析REST架构风格的核心概念,我们将了解如何设计易于理解和使用的API,同时保证其性能和安全性。