咱们来谈下高并发和分布式中的幂等处理

咱们先来谈下幂等的概念

抽象概念

幂等（idempotent、idempotence）是一个数学与计算机学概念，常见于抽象代数中。
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在编程中，一个幂等操做的特色是其任意屡次执行所产生的影响均与一次执行的影响相同。幂等函数，或幂等方法，是指可使用相同参数重复执行，并能得到相同结果的函数。这些函数不会影响系统状态，也不用担忧重复执行会对系统形成改变。例如，“getUsername()和setTrue()”函数就是一个幂等函数。

用通俗的话讲：就是针对一个操做，无论作多少次，产生效果或返回的结果都是同样的

举几个例子：

1.好比前端对同一表单数据的重复提交，后台应该只会产生一个结果

2.好比咱们发起一笔付款请求，应该只扣用户帐户一次钱，当遇到网络重发或系统bug重发，也应该只扣一次钱

3.好比发送消息，也应该只发一次，一样的短信若是屡次发给用户，用户会崩溃

4.好比建立业务订单，一次业务请求只能建立一个，不能出现建立多个订单
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还有不少诸如此类的，这些逻辑都须要幂等的特性来支持。

实现幂等性的技术方案

查询操做

查询一次和查询屡次，在数据不变的状况下，查询结果是同样的，select是自然的幂等操做。
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删除操做

删除操做也是幂等的，删除一次和屡次删除都是把数据删除。(注意可能返回结果不同，删除的数据不存在
，返回0，删除的数据多条，返回结果多个)。
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惟一索引，防止新增脏数据

拿资金帐户和用户帐户来讲，每一个用户只能有一个资金帐户，怎么防止给用户建立资金帐户多个，那么给资
金帐户表中的用户ID加惟一索引，在新增的时候只有一个能请求成功，剩下都会抛出惟一索引重复异常。比
如`org.springframework.dao.DuplicateKeyException`，这时候再查询一次就能够了，数据存在，返回结果
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token机制，防止页面重复提交

要求：页面的数据只能被点击提交一次

发生缘由：因为重复点击或者网络重发，或者nginx重发等状况会致使数据被重复提交

解决办法：

    集群环境：采用token加redis
    
    单JVM环境：采用token加redis或token加jvm内存

处理流程：

    数据提交前要向服务的申请token，token放到redis或jvm内存，token有效时间
    
    提交后后台校验token，同时删除token，生成新的token返回

token特色：要申请，一次有效性，能够限流

注意：redis要用删除操做来判断token，删除成功表明token校验经过，若是用select+delete来校验token，
存在并发问题，不建议使用
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悲观锁

获取数据的时候加锁获取

select * from table_xxx where id=’xxx’ for update;

注意：id字段必定是主键或者惟一索引，否则是锁表，会出事的。

悲观锁使用时通常伴随事务一块儿使用，数据锁定时间可能会很长，根据实际状况选用
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乐观锁

乐观锁只是在更新数据那一刻锁表，其余时间不锁表，因此相对于悲观锁，效率更高。

乐观锁的实现方式多种多样能够经过version或者其余状态条件：

1.经过版本号实现

update table_xxx set name=#name#,version=version+1 where version=#version#

2.经过条件限制

update table_xxx set avai_amount=avai_amount-#subAmount# where avai_amount-#subAmount# >= 0

要求：avai_amount-subAmount >=0
这个情景适合不用版本号，只更新是作数据安全校验，适合库存模型，扣份额和回滚份额，性能更高。

注意：乐观锁的更新操做，最好用主键或者惟一索引来更新,这样是行锁，不然更新时会锁表，上面两个sql改为下面的两个更好。

update table_xxx set name=#name#,version=version+1 where id=#id# and version=#version#

update table_xxx set avai_amount=avai_amount-#subAmount# where id=#id# and 
avai_amount-#subAmount# >= 0
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分布式锁

仍是拿插入数据的例子，若是是分布是系统，构建全局惟一索引比较困难，例如惟一性的字段无法肯定，这时候能够引入分布式锁，经过第三方的系统(redis或zookeeper)，在业务系统插入数据或者更新数据，获取分布式锁，而后作操做，以后释放锁，其实就是为了控制多线程并发的操做，也是分布式系统中常常用到的解决思路。

以上关于锁的内容你们能够阅读下这篇文章加深了解分布式锁总结

select + insert

并发不高的后台系统，或者一些任务JOB，为了支持幂等，支持重复执行，简单的处理方法是，先查询下一些关键数据，判断是否已经执行过，在进行业务处理，就能够了。

注意：核心高并发流程不要用这种方法。

状态机幂等

在设计单据相关的业务，或者是任务相关的业务，确定会涉及到状态机(状态变动图)，就是业务单据上面有个状态，状态在不一样的状况下会发生变动，通常状况下存在有限状态机，这时候，若是状态机已经处于下一个状态，这时候来了一个上一个状态的变动，理论上是不可以变动的，这样的话，保证了有限状态机的幂等。

注意：订单等单据类业务，存在很长的状态流转，必定要深入理解状态机，对业务系统设计能力提升有很大帮助。

对外提供接口的api如何保证幂等

如银联提供的付款接口：须要接入商户提交付款请求时附带：source来源，seq序列号

source+seq在数据库里面作惟一索引，防止屡次付款，(并发时，只能处理一个请求)。

重点：

对外提供接口为了支持幂等调用，接口有两个字段必须传，一个是来源source，一个是来源方序列号seq，这个两个字段在提供方系统里面作联合惟一索引，这样当第三方调用时，先在本方系统里面查询一下，是否已经处理过，返回相应处理结果；没有处理过，进行相应处理，返回结果。注意，为了幂等友好，必定要先查询一下，是否处理过该笔业务，不查询直接插入业务系统，会报错，但实际已经处理了。

最后总结：

幂等性应该是合格程序员的一个基因，在设计系统时，是首要考虑的问题，尤为是在像第三方支付平台，银行，互联网金融公司等涉及的网上资金系统，既要高效，数据也要准确，因此不能出现多扣款，多打款等问题，这样会很难处理，并会大大下降用户体验。