为什么需要实现幂等性
在接口调用时一般情况下都能正常返回信息不会重复提交,不过在遇见以下情况时可以就会出现问题,如:
- 前端重复提交表单:在填写一些表格时候,用户填写完成提交,很多时候会因网络波动没有及时对用户做出提交成功响应,致使用户认为没有成功提交,然后一直点提交按钮,这时就会发生重复提交表单请求。
- 用户恶意进行刷单:例如在实现用户投票这种功能时,如果用户针对一个用户进行重复提交投票,这样会导致接口接收到用户重复提交的投票信息,这样会使投票结果与事实严重不符。
- 接口超时重复提交:很多时候 HTTP 客户端工具都默认开启超时重试的机制,尤其是第三方调用接口时候,为了防止网络波动超时等造成的请求失败,都会添加重试机制,导致一个请求提交多次。
- 消息进行重复消费:当使用 MQ 消息中间件时候,如果发生消息中间件出现错误未及时提交消费信息,导致发生重复消费。
使用幂等性最大的优势在于使接口保证任何幂等性操作,免去因重试等造成系统产生的未知的问题。
解决方案
防重 Token 令牌
针对客户端连续点击或者调用方的超时重试等情况,例如提交订单,此种操作就可以用 Token 的机制实现防止重复提交。简单的说就是调用方在调用接口的时候先向后端请求一个全局 ID(Token),请求的时候携带这个全局 ID 一起请求(Token 最好将其放到 Headers 中),后端需要对这个 Token 作为 Key,用户信息作为 Value 到 Redis 中进行键值内容校验,如果 Key 存在且 Value 匹配就执行删除命令,然后正常执行后面的业务逻辑。如果不存在对应的 Key 或 Value 不匹配就返回重复执行的错误信息,这样来保证幂等操作。
TokenService
定义了获取token和验证token的逻辑。
@Slf4j
@Service
public class TokenService {
@Autowired
private StringRedisTemplate redisTemplate;
/**
* 存入 Redis 的 Token 键的前缀
*/
private static final String IDEMPOTENT_TOKEN_PREFIX = "idempotent_token:";
/**
* 创建 Token 存入 Redis,并返回该 Token
*
* @param value 用于辅助验证的 value 值
* @return 生成的 Token 串
*/
public String generateToken(String value) {
// 实例化生成 ID 工具对象
String token = UUID.randomUUID().toString();
// 设置存入 Redis 的 Key
String key = IDEMPOTENT_TOKEN_PREFIX + token;
// 存储 Token 到 Redis,且设置过期时间为5分钟
redisTemplate.opsForValue().set(key, value, 5, TimeUnit.MINUTES);
// 返回 Token
return token;
}
/**
* 验证 Token 正确性
*
* @param token token 字符串
* @param value value 存储在Redis中的辅助验证信息
* @return 验证结果
*/
public boolean validToken(String token, String value) {
// 设置 Lua 脚本,其中 KEYS[1] 是 key,KEYS[2] 是 value
String script = "if redis.call('get', KEYS[1]) == KEYS[2] then return redis.call('del', KEYS[1]) else return 0 end";
RedisScript<Long> redisScript = new DefaultRedisScript<>(script, Long.class);
// 根据 Key 前缀拼接 Key
String key = IDEMPOTENT_TOKEN_PREFIX + token;
// 执行 Lua 脚本
Long result = redisTemplate.execute(redisScript, Arrays.asList(key, value));
// 根据返回结果判断是否成功成功匹配并删除 Redis 键值对,若果结果不为空和0,则验证通过
if (result != null && result != 0L) {
log.info("验证 token={},key={},value={} 成功", token, key, value);
return true;
}
log.info("验证 token={},key={},value={} 失败", token, key, value);
return false;
}
}
TokenController
定义了获取token和测试接口幂等性的接口
@Slf4j
@RestController
public class TokenController {
@Autowired
private TokenService tokenService;
/**
* 获取 Token 接口
*
* @return Token 串
*/
@GetMapping("/token")
public String getToken() {
// 获取用户信息(这里使用模拟数据)
// 注:这里存储该内容只是举例,其作用为辅助验证,使其验证逻辑更安全,如这里存储用户信息,其目的为:
// - 1)、使用"token"验证 Redis 中是否存在对应的 Key
// - 2)、使用"用户信息"验证 Redis 的 Value 是否匹配。
String userInfo = "charles";
// 获取 Token 字符串,并返回
return tokenService.generateToken(userInfo);
}
/**
* 接口幂等性测试接口
*
* @param token 幂等 Token 串
* @return 执行结果
*/
@PostMapping("/test")
public String test(@RequestHeader(value = "token") String token) {
// 获取用户信息(这里使用模拟数据)
String userInfo = "charles";
// 根据 Token 和与用户相关的信息到 Redis 验证是否存在对应的信息
boolean result = tokenService.validToken(token, userInfo);
// 根据验证结果响应不同信息
return result ? "正常调用" : "重复调用";
}
}
TokenTest
多次访问一个接口,只有第一次访问是成功的。
/**
* @author charles
* @date 2023/5/3 13:55
*/
@Slf4j
@SpringBootTest
public class TokenTest {
@Autowired
private WebApplicationContext webApplicationContext;
@Test
public void interfaceIdempotenceTest() throws Exception {
// 初始化 MockMvc
MockMvc mockMvc = MockMvcBuilders.webAppContextSetup(webApplicationContext).build();
// 调用获取 Token 接口
String token = mockMvc.perform(MockMvcRequestBuilders.get("/token")
.accept(MediaType.TEXT_HTML))
.andReturn()
.getResponse().getContentAsString();
log.info("获取的 Token 串:{}", token);
// 循环调用 5 次进行测试
for (int i = 1; i <= 5; i++) {
log.info("第{}次调用测试接口", i);
// 调用验证接口并打印结果
String result = mockMvc.perform(MockMvcRequestBuilders.post("/test")
.header("token", token)
.accept(MediaType.TEXT_HTML))
.andReturn().getResponse().getContentAsString();
log.info(result);
// 结果断言
if (i == 0) {
System.out.println("正常调用");
} else {
System.out.println("重复调用");
}
}
}
}