20200117 实现接口幂等的几种方式

本文探讨了在高并发场景下,如何设计接口幂等性方案,包括使用Redis、MySQL、前后端交互等方法,以及悲观锁和乐观锁的选择依据。

实现接口幂等性,防止并发操作,如何设计接口幂等方案?

当前是否有高并发的场景,如果是才需要处理接口幂等操作,如果不是就不需要处理。

插入更改操作,都要考虑高并发条件下的幂等性。

接口的幂等性实际上就是接口可重复调用,在调用方多次调用的情况下,接口最终得到的结果是一致的。

 

在高并发条件下,如果每秒200个线程注册,有可能num=-2, 验证成功,导致数据落库,所以应该是<= -1

 

1、redis:setNX实现分布式锁,防止多个相同操作同时执行。

2、mysql:select......for update (悲观锁) ,配合Spring事务一起使用,可以防止更新丢失。

3、前后端交互:前端调用接口时,先从后端获取一个令牌;请求接口时,后端直接删除当前令牌,如果删除成功,继续执行;如果删除失败,返回正在处理中。

4、mysql:使用数据库的唯一索引机制,比如对订单号创建唯一索引,防止订单号的重复。

5、mysql:通过数据库版本号实现幂等操作,通过mysql实现乐观锁(更新操作)。

6、redis分布式锁:在业务系统插入数据或者更新数据,获取分布式锁,然后做操作,之后释放锁,这样其实是把多线程并发的锁的思路(redis的实现有多种方式,原子操作,递增,递减)

7、mysql联合唯一索引:一个特定的业务场景,三个字段肯定确定唯一性,那么,可以在数据库表添加唯一索引来进行标示。

8、有限状态机幂等,通过某种指定状态才能更新成下个状态。

9、类似double check机制的确认机制

 

悲观锁和乐观锁大部分场景下差异不大,一些独特场景下有一些差别,一般我们可以从如下几个方面来判断:

1)响应速度:如果需要非常高的响应速度,建议采用乐观锁方案,成功就执行,不成功就失败,不需要等待其他并发去释放锁

2)冲突频率:如果冲突频率非常高,建议采用悲观锁,保证成功率,如果冲突频率大,乐观锁会需要多次重试才能成功,代价比较大

3)重试代价:如果重试代价大,建议采用悲观锁。

3、redis分布式锁,支付完删除值,所以可以防止多次提交。

 

SETNX key value

将ke的值设为value,当且仅当key不存在。若给定的key已经存在,则SETNX 不做任何动作。

返回值:设置成功,返回1。设置失败,返回0。

SETNX 是『SET if Not eXists』(如果不存在,则 SET)的简写。

 

行锁,排它锁:

for update是在数据库中上锁用的,可以为数据库中的行上一个排它锁。当一个事务的操作未完成时候,其他事务可以读取但是不能写入或更新。

如果查询不到,锁失效? 如果查询不到,同时进行插入操作,还是会插入多条重复的记录。

但是请注意如果查询范围比较大有可能会锁住整张表,确定主键索引才能使用

 

注意:当选中某一个行的时候,如果是通过主键id选中的,那么这个时候是行级锁。 

其他行还是可以直接insert 或者update的。如果是通过其他的方式选中行,或者选中的条件不明确包含主键,这个时候会锁表。其他的事务对该表的任意一行记录都无法进行插入或者更新操作,只能读取。

 

锁定一行还是锁定多行,还是锁表? 这个尽量别使用,如果锁表将会导致整个项目性能低下。

 

删除操作:设置过期时间为2分钟,两分钟内还没请求,令牌自动失效。

幂等操作校验,可以通过注解来实现么? 完全可以封装一个注解。

 

 

<think>首先,用户的问题是:“我想了解如何在软件开发中实现接口等性请问如何在API设计中实现等性”。我需要根据系统级指令来回答。系统级指令: 1.所有行内数学表达式必须使用 $...$格式。2.独立公式必须使用 $$...$$格式并单独成段。 3. LaTeX语法正确。4.使用中文回答。 5.生成相关问题。 6.回答中引用的段落末尾自然地添加引用标识,例如[^1]。用户可见层:-回答结构清晰,帮助用户逐步解决问题。-尽量保证回答真实可靠。-参考站内引用:用户提供了几个引用,我需要参考这些引用来支持我的回答。提供的引用:- [^1]: API接口等性设计:原理、实现与常见误区。误区:对所有的API接口都进行等性设计,而不考虑实际业务需求。解释:并非所有的API接口都需要等性。例如,一些查询接口本身就是等的,不需要额外的处理;而一些业务场景下,重复请求可能会有不同的业务含义,不适合进行等性设计。 -[^2]:什么是RestfulAPI设计的等性原则。等性是REST API设计中的一个核心原则,确保了多次相同操作的执行结果一致。DELETE方法的等性尤为重要,它保证了无论调用一次还是多次删除操作,资源的最终状态都是“已删除”。通过合理的实现和处理,开发者可以确保REST API的等性,从而提升系统的可靠性、简化客户端逻辑、便于调试和测试,并增强用户体验。- [^3]:在ASP.NET Core中实现等API和WinForms客户端防重提交实践。在HTTP协议中,像GET、HEAD、PUT和 DELETE方法天生是等的,而POST方法默认并不具备等性。但在实际业务中,我们常常需要让某些POST接口具备等性,特别是在支付、订单、注册等业务场景中,防止重复提交带来的数据污染。为什么要实现等API?防止重复支付避免资源重复创建(如重复下单)增强系统稳定性,降低误操作风险提升用户体验。- [^4]:核心逻辑: //服务端接口,接收请求并处理tokenvoid do(String token) {if (Redis.exists(token)){ //删除token,确保不会重复处理Redis.del(token); //执行具体的业务操作 doSometing();} else{ log.info(token); }}用户的问题是关于如何在API设计中实现等性,所以我需要基于这些引用构建一个清晰的回答。 回答结构:-首先,解释什么是等性,为什么重要。 -然后,逐步介绍实现等性的方法。-最后,生成相关问题。 参考引用:-从 [^1]:不是所有接口都需要等性,只在必要时实现。 -从[^2]:REST API的等性原则,特别是 DELETE方法天生等。 -从[^3]:POST方法默认不等,但可以在支付等场景实现;提到使用token。-从 [^4]:具体实现逻辑,使用 Redistoken来确保等性。实现等性的常见方法: 1. **Token机制**:客户端在请求时附带一个唯一token,服务器验证token是否存在,如果存在则处理请求并删除 token,防止重复提交。 2. **唯一标识**:在请求中包含唯一标识(如订单ID),服务器基于此标识检查是否已处理。3.**版本号**:对于更新操作,使用版本号或时间戳来确保只处理一次。4.**数据库约束**:使用数据库的唯一约束来防止重复插入。 5. **HTTP方法利用**:在 RESTAPI中,使用PUT和 DELETE等天生等的方法。在回答中,我需要自然地引用这些引用。例如: -在解释为什么需要等性时,引用 [^3]。-在描述实现方法时,引用[^4]的具体逻辑。 -在讨论 RESTAPI时,引用 [^2]。 数学表达式:用户的问题是关于 API设计的,可能不涉及数学表达式。但如果需要,我可以添加一些简单的例子,比如在讨论唯一标识时,使用变量如$id$来表示唯一ID。但问题本身不要求数学,所以可能不需要强制添加。系统指令说“所有行内数学表达式必须使用$...$格式”,但如果没有数学内容,就不需要添加。我会确保如果有任何数学相关的内容,使用正确的格式。生成相关问题:在回答结束后,添加“§§相关问题§§”部分,列出几个相关问题。 完整回答结构: 1. **引言**:定义等性并解释其重要性。 2. **为什么需要等性**:基于引用,解释在哪些场景需要。 3. **实现方法**:逐步介绍常见技术。4.**具体例子**:引用 [^4]的逻辑。5.**注意事项**:基于 [^1],提醒不是所有接口都需要。 6. **相关问题**:生成3-5个相关问题。使用中文回答。 最终回答:-开头:直接回答问题。-主体:结构清晰。-结尾:相关问题。</think>### 如何在API设计中实现等性 等性(Idempotency)是API设计中的一个关键概念,它确保无论客户端对同一请求调用一次还是多次,最终结果都保持一致。这在防止重复提交、避免数据污染(如重复支付或订单创建)方面至关重要,尤其是在高并发或网络不稳定的场景中[^3]。并非所有API都需要等性——例如,查询操作(如GET请求)本身是等的,而某些业务场景(如实时更新)可能不适合强制等性设计[^1]。下面我将逐步解释如何在API设计中实现等性,确保结构清晰且实用。 #### 1. **理解等性的基础** - **定义和重要性**:等性意味着多次执行相同操作不会改变系统状态(除第一次外)。在REST API中,GET、HEAD、PUT和DELETE方法天生等,而POST方法默认不等[^2]。实现等性可以提升系统可靠性、简化客户端逻辑,并减少错误风险[^3]。 - **适用场景**:等性在关键业务API中尤为重要,例如支付、订单创建、用户注册等。在这些场景中,重复请求可能导致重复扣款或数据冗余,因此必须通过设计来避免[^3]。 #### 2. **实现等性的常见方法** 实现等性通常涉及服务器端逻辑,结合唯一标识符来跟踪请求。以下是几种主流方法,逐步实施: - **Token 机制(推荐用于POST请求)** 这是最常用的方法,适用于非天生等的操作(如POST)。客户端在首次请求时生成一个唯一token(例如UUID),并附带在请求中。服务器端验证token是否存在,如果存在则执行业务逻辑并删除token,确保后续相同token的请求被忽略。 - **核心逻辑示例(基于引用[^4])**: 在服务器端,使用Redis等缓存系统存储token。伪代码如下: ```python def process_request(token): if redis.exists(token): # 检查token是否存在 redis.delete(token) # 删除token,防止重复处理 do_something() # 执行业务操作,如创建订单 return "操作成功" else: log.warning(f"重复请求: {token}") # 记录重复请求 return "请求已处理,请勿重复提交" ``` 客户端在请求中需包含token,例如通过HTTP头 `Idempotency-Key: token_value`。这种方法简单高效,能有效防止网络重试或用户误操作[^4]。 - **唯一标识符(Unique ID)** 在请求体或URL中嵌入唯一标识符(如订单ID $id$),服务器基于此ID检查状态。如果该ID的操作已执行,则直接返回结果而不重复处理。 - **实现方式**: - 对于更新操作(PUT),使用资源ID(如 `/orders/{order_id}`),服务器通过数据库查询 $order_id$ 的状态。 - 对于创建操作(POST),客户端生成全局唯一ID(如使用Snowflake算法),服务器在数据库中设置唯一约束,确保 $id$ 不重复插入。 - **优势**:易于集成数据库,适合资源型API[^2]。 - **版本号或时间戳** 在请求中包含版本号 $version$ 或时间戳 $timestamp$,服务器比较当前版本,仅当版本更新时才处理请求。 - **示例**: 在更新用户信息时,请求体包含 `{"user_id": 123, "data": {...}, "version": 2}`。服务器检查版本号,如果 $version$ 小于或等于当前值,则忽略请求。 - **适用场景**:适用于状态变更频繁的资源,如库存管理[^3]。 - **数据库约束和事务** 利用数据库特性(如唯一索引或事务锁)来保证原子性。例如,在订单表中为 `order_token` 字段添加唯一索引,插入时自动拒绝重复值。 - **注意事项**:这种方法需结合业务逻辑,避免死锁。在高并发下,优先使用缓存(如Redis)以提高性能[^4]。 #### 3. **最佳实践和注意事项** - **HTTP方法选择**:优先使用天生等的HTTP方法(如PUT代替POST进行更新),遵循RESTful原则[^2]。 - **错误处理**:返回明确状态码(如 `409 Conflict` 或 `200 OK` 加重复提示),帮助客户端处理重试。 - **性能优化**:Token机制中,设置token过期时间(如5分钟),防止缓存膨胀[^4]。 - **避免过度设计**:并非所有API都需要等性。评估业务需求:如果重复请求有不同含义(如实时投票),则不适合强制等[^1]。 - **测试和监控**:使用单元测试模拟重复请求,并监控日志(如引用[^4]中的log.info)来检测异常。 #### 4. **总结** 实现API等性主要依赖唯一标识符和服务器端验证,核心是确保“一次请求,一次执行”。通过Token机制或唯一ID,结合缓存或数据库,可以高效处理重复请求。在实践中,参考RESTful设计原则(如引用[^2]),并根据场景选择合适方法(如支付API用Token)。这不仅能提升系统健壮性,还能改善用户体验[^3]。
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