什么是冪等性？?jī)绲鹊膶?shí)現(xiàn)原理

冪等性

今天我們來(lái)談?wù)勈裁词莾绲刃裕?/p>

引用百度百科的解析如下：

冪等（idempotent、idempotence）是一個(gè)數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)學(xué)概念，常見(jiàn)于抽象代數(shù)中。

在編程中一個(gè)冪等操作的特點(diǎn)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(fù)執(zhí)行，并能獲得相同結(jié)果的函數(shù)。這些函數(shù)不會(huì)影響系統(tǒng)狀態(tài)，也不用擔(dān)心重復(fù)執(zhí)行會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成改變。例如，“setTrue()”函數(shù)就是一個(gè)冪等函數(shù),無(wú)論多次執(zhí)行，其結(jié)果都是一樣的.更復(fù)雜的操作冪等保證是利用唯一交易號(hào)(流水號(hào))實(shí)現(xiàn)。

這解析，確實(shí)有點(diǎn)長(zhǎng)了，大家話看看就行了?。?！(●'?'●)

那對(duì)于我們程序員來(lái)說(shuō)，我們關(guān)心的更多是下面這些問(wèn)題：

什么地方，什么場(chǎng)景下需要用到冪等？

冪等，我們需要怎么做，如何實(shí)現(xiàn)冪等呢？

如何實(shí)現(xiàn)冪等呢

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項(xiàng)目地址：https://github.com/YunaiV/ruoyi-vue-pro

視頻教程：https://doc.iocoder.cn/video/

什么場(chǎng)景下需要用到冪等

前端表單重復(fù)提交問(wèn)題

用戶訂單支付問(wèn)題

銀行業(yè)務(wù)辦理取號(hào)問(wèn)題

用戶惡意進(jìn)行調(diào)接口問(wèn)題

接口超時(shí)重復(fù)提交問(wèn)題

MQ消息進(jìn)行重復(fù)消費(fèi)

當(dāng)然了，還有很多場(chǎng)景會(huì)用到冪等，這里咱們就不一一列舉出來(lái)了。

那我們要如何設(shè)計(jì)一個(gè)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(wù)邏輯代碼，不需要處理冪等校驗(yàn)的邏輯。

業(yè)務(wù)功能不處理？那交給誰(shuí)處理呢？別著急，聽(tīng)哥們一一道來(lái)。^_^

業(yè)務(wù)功能不處理？

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

基于 Spring Cloud Alibaba + Gateway + Nacos + RocketMQ + Vue & Element 實(shí)現(xiàn)的后臺(tái)管理系統(tǒng) + 用戶小程序，支持 RBAC 動(dòng)態(tài)權(quán)限、多租戶、數(shù)據(jù)權(quán)限、工作流、三方登錄、支付、短信、商城等功能

項(xiàng)目地址：https://github.com/YunaiV/yudao-cloud

視頻教程：https://doc.iocoder.cn/video/

冪等的實(shí)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(gè)業(yè)務(wù)請(qǐng)求只能執(zhí)行一次。類似銀行業(yè)務(wù)辦理，首先需要取一個(gè)號(hào)，然后用戶使用這個(gè)號(hào)去柜臺(tái)辦理業(yè)務(wù)。這個(gè)號(hào)只能使用一次，如果過(guò)期或者已辦理這個(gè)號(hào)就無(wú)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(guò)我們的系統(tǒng)獲取一個(gè)號(hào)，我們稱之為冪等號(hào)，這個(gè)號(hào)已經(jīng)存在我們的系統(tǒng)中。

2.客戶端使用這個(gè)號(hào)，調(diào)用我們的接口。

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

4.當(dāng)業(yè)務(wù)處理完成，我們會(huì)將這個(gè)號(hào)從我們的系統(tǒng)中刪除掉。

好了，這實(shí)現(xiàn)步驟，也是十分清晰了呀?。?！^_^

那么我們下面就來(lái)看代碼如何實(shí)現(xiàn)了

冪等的代碼實(shí)現(xiàn)

定義一個(gè)冪等處理接口

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

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

????/**
?????*?記錄冪等號(hào)
?????*?@param?idempotenceId?冪等號(hào)
?????*?@param?time?過(guò)期時(shí)間
?????*/
????void?record(String?idempotenceId,?Integer?time);

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

}

定義一個(gè)冪等處理接口實(shí)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(gè)實(shí)現(xiàn)類，咱們就用redis存儲(chǔ)這個(gè)冪等號(hào) 實(shí)現(xiàn)4個(gè)方法：

檢查是否存在冪等號(hào)

記錄冪等號(hào)

記錄冪等號(hào)（帶過(guò)期時(shí)間）

刪除冪等號(hào)

冪等工具類

@Component
public?class?IdempotenceUtil?{
????@Autowired
????private?RedisRepository?redisRepository;
????/**
?????*?生成冪等號(hào)
?????*?@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(hào)
?????*?@return
?????*/
????public?String?getHeaderIdempotenceId(){
????????ServletRequestAttributes?attributes?=?(ServletRequestAttributes)?RequestContextHolder.getRequestAttributes();
????????HttpServletRequest?request?=?attributes.getRequest();
????????String?idempotenceId=request.getHeader("idempotenceId");
????????return?idempotenceId;
????}
}

這個(gè)工具類，提供兩個(gè)方法。

1.生成一個(gè)冪等號(hào)，咱們就用uuid

2.從Header里面獲取冪等號(hào)

定義一個(gè)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(hào)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(hào)idempotenceId
????????String?idempotenceId?=?idempotenceUtil.getHeaderIdempotenceId();
????????if(StringUtils.isEmpty(idempotenceId)){
????????????//不存在冪等號(hào)則不進(jìn)行額外操作
????????????return?joinPoint.proceed();
????????}
????????//?前置操作?冪等號(hào)是否存在
????????boolean?existed?=?idempotence.check(idempotenceId);
????????if?(!existed)?{
????????????throw?new?IdempotencyException("{success:false,message:"操作重復(fù)，請(qǐng)重新輸入冪等號(hào)重試！",data:-2}");
????????}
????????//刪除冪等號(hào)
????????idempotence.delete(idempotenceId);
????????Object?result?=?joinPoint.proceed();

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

定義個(gè)controller

@RequestMapping("/idempotence")
public?class?IdempotenceController?{
????/**
?????*?生成冪等號(hào)
?????*?@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(shí)現(xiàn)的代碼，就是這些了，理解起來(lái)也是比較簡(jiǎn)單，沒(méi)有過(guò)多復(fù)雜的邏輯。

接下來(lái)，就是如何使用的問(wèn)題了，

使用的問(wèn)題

這個(gè)使用，也是十分的簡(jiǎn)單啦?。?！

冪等的使用

「服務(wù)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(huì)被攔截。

例如下面接口：

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

????//執(zhí)行正常業(yè)務(wù)邏輯
????...
}

在開(kāi)發(fā)冪等接口時(shí)，只需要在方法上簡(jiǎn)單增加一個(gè) 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(wù)端處理好后，在客戶端訪問(wèn)接口的時(shí)候需要執(zhí)行以下步驟：

需要先獲取冪等號(hào)

然后將冪等號(hào)添加到請(qǐng)求頭中

1.獲取冪等號(hào)http://服務(wù)地址/idempotence/generateIdhttp://xn--zfry9hnb732h/idempotence/generateId

獲取冪等號(hào)

2.請(qǐng)求調(diào)用

往header中添加冪等號(hào)

往header中添加冪等號(hào)

好了，到這里冪等的實(shí)現(xiàn)，就已經(jīng)完成了?。?！^_^

那我們就可以愉快的編寫(xiě)代碼了?。?！^_^

編輯：黃飛