概述

我们实际系统中有很多操作，是不管多少次，都应该产生一样的效果或者返回一样的效果。例如：

1. 前端重复提交选中的数据，应该后台只产生对应这个数据的一个反应结果；
2. 我们发起一笔付款请求，应该只扣用账号一次钱，当遇到网络重发或系统bug重发，也应该只扣一次钱；
3. 发送消息也应该只发一次，同样的短信发给客户，用户会哭的；
4. 创建业务订单，一次业务请求只能创建一个，创建多个就会出大问题等待很多重要的情况都需要幂等的特性来支持。
   总结：多次调用相同的接口，产生等价的结果。

幂等性概念

幂等（idempotent、idempotence）是一个数学与计算机学概念，常见于抽象代数中。在编程中一个幂等操作的特点是其任意多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，是指可以使用相同参数重复执行，并能获得相同结果的函数。这些函数不会影响系统状态，也不用担心重复执行会对系统造成改变。例如“getUserName（）和setTrue()”函数就是一个幂等函数。更复杂的操作幂等保证是利用唯一交易号（流水号）实现。
通常理解：幂等性就是一个操作，不论执行多少次，产生的效果都是一样的。
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。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，幂等应该是针对资源的作用结果是一致的而不是返回结果。

幂等性方案

查询操作

查询一次和查询多次，在数据不变的情况下，查询结果是一样的。select是天然的幂等操作；

删除操作

删除操作也是幂等的，删除一次和多次删除都是把数据删除。（注意可能返回结果不一样，删除的数据不存在返回0，删除数据多条，返回结果是多个）。

唯一索引，防止新增脏数据

比如：支付宝的资金账号和用户账号。每个用户账号和资金账号是一一对应的。怎么防止给用户创建多个资金账号呢？可以给资金账号表中的用户ID添加唯一索引，所以一个资金账号只能绑定一个用户账号。
要点：唯一索引或者唯一组合索引来防止新增数据存在脏数据（当表存在唯一索引，并发时新增报错时，再查询一次就可以了，数据应该已经存在了，返回结果即可）。

token机制，防止页面重复提交

业务要求：页面的数据只能被提交一次，发送原因：由于重复点击或者网络重发，或者Nginx重发等情况会导致数据被重复提交；解决办法：集群环境采用token加redis（redis单线程，处理需要排队）；单JVM环境：采用token加redis或者token加jvm内存。
处理流程：

1. 数据提交前向服务申请token，token放到redis或者jvm，token设置有效时间；
2. 提交后，后台校验token，删除token。
   注意：token的特点，要申请，一次有效性，可以限流。
   redis要用删除操作来判断token，删除成功代表token校验通过，如果用select+delete来校验token，存在并发问题，不建议使用。

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字段一定是主键或者唯一索引，不然是锁表，悲观锁使用时一般伴随事务一起使用，数据锁定时间可能会很长，根据实际情况选用。

乐观锁

乐观锁只是在更新数据那一刻锁表，其他时间不锁表，所以相对于悲观锁，效率更高。乐观锁的实现方式多种多样可以通过version或者其他状态条件。

1. 通过版本号实现update table_xxx set name = #{name} ，version = #{version} + 1 where version = #{version}
2. 通过条件限制 update table_xxx set avai_amount = avai_amout – subAmout where avai_amount – subAmount >= 0
   
   注意：乐观锁的更新操作，最好用主键或者唯一索引来更新，这样是行锁，否则更新时会锁表，上面的两个sql改成下面的两个更好，这样只会是行锁。

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；

分布式锁

还是拿插入数据的例子，如果是分布是系统，构建全局唯一索引比较困难，例如唯一性的字段没法确定，这时候可以引入分布式锁，通过第三方的系统(redis或zookeeper)，在业务系统插入数据或者更新数据，获取分布式锁，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，引入多多个系统，也就是分布式系统中得解决思路。要点：某个长流程处理过程要求不能并发执行，可以在流程执行之前根据某个标志(用户ID+后缀等)获取分布式锁，其他流程执行时获取锁就会失败，也就是同一时间该流程只能有一个能执行成功，执行完成后，释放分布式锁(分布式锁要第三方系统提供)；

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，就可以了。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，肯定会涉及到状态机(状态变更图)，就是业务单据上面有个状态，状态在不同的情况下会发生变更，一般情况下存在有限状态机，这时候，如果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更，理论上是不能够变更的，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，一定要深刻理解状态机，对业务系统设计能力提高有很大帮助；

对外提供接口的api如何保证幂等

如银联提供的付款接口：需要接入商户提交付款请求时附带：source来源，seq序列号
source+seq在数据库里面做唯一索引，防止多次付款(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做联合唯一索引，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，一定要先查询一下，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。

总结

幂等与你是不是分布式高并发还有JavaEE都没有关系。关键是你的操作是不是幂等的。一个幂等的操作典型如：把编号为5的记录的A字段设置为0这种操作不管执行多少次都是幂等的。一个非幂等的操作典型如：把编号为5的记录的A字段增加1这种操作显然就不是幂等的。要做到幂等性，从接口设计上来说不设计任何非幂等的操作即可。譬如说需求是：当用户点击赞同时，将答案的赞同数量+1。改为：当用户点击赞同时，确保答案赞同表中存在一条记录，用户、答案。赞同数量由答案赞同表统计出来。总之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，尤其是在像支付宝，银行，互联网金融公司等涉及的都是钱的系统，既要高效，数据也要准确，所以不能出现多扣款，多打款等问题，这样会很难处理，用户体验也不好。

示例

微服务接口的幂等性示例

在微服务架构下，我们在完成一个订单流程时经常遇到下面的场景：

1. 一个订单创建接口，第一次调用超时了，然后调用方重试了一次；
2. 在订单创建时，我们需要去扣减库存，这时接口发生了超时，调用方重试了一次；
3. 当这笔订单开始支付，在支付请求发出之后，在服务端发生了扣钱操作，接口响应超时了，调用方重试了一次；
4. 一个订单状态更新接口，调用方连续发送了两个消息，一个是已创建，一个是已付款。但是你先接收到已付款，然后又接收到了已创建；
5. 在支付完成订单之后，需要发送一条短信，当一台机器接收到短信发送的消息之后，处理较慢。消息中间件又把消息投递给另外一台机器处理；
   以上问题，就是在单体架构转成微服务架构之后，带来的问题。当然不是说单体架构下没有这些问题，在单体架构下同样要避免重复请求，但是出现的问题比较少也比较好解决。
   为了解决以上问题，就需要保证接口的幂等性，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。
   有些接口可以天然的实现幂等性，比如查询接口，对于查询来说，你查询一次和两次，对于系统来说，没有任何影响，查出的结果也是一样。
   除了查询功能具有天然的幂等性之外，增加、更新、删除都要保证幂等性。那么如何来保证幂等性呢？

全局唯一ID

如果使用全局唯一ID，就是根据业务的操作和内容生成一个全局ID，在执行操作前先根据这个全局唯一ID是否存在，来判断这个操作是否已经执行。如果不存在则把全局ID，存储到存储系统中，比如数据库、redis等。如果存在则表示该方法已经执行。
从工程的角度来说，使用全局ID做幂等可以作为一个业务的基础的微服务存在，在很多的微服务中都会用到这样的服务，在每个微服务中都完成这样的功能，会存在工作量重复。另外打造一个高可靠的幂等服务还需要考虑很多问题，比如一台机器虽然把全局ID先写入了存储，但是在写入之后挂了，这就需要引入全局ID的超时机制。
使用全局唯一ID是一个通用方案，可以支持插入、更新、删除业务操作。但是这个方案看起来很美但是实现起来比较麻烦，下面的方案适用于特定的场景，但是实现起来比较简单。

去重表

这种方法适用于在业务中有唯一标的插入场景中，比如在以上的支付场景中，如果一个订单只会支付一次，所以订单ID可以作为唯一标识。这时，我们就可以建一张去重表，并且把唯一标识作为唯一索引，在我们实现时，把创建支付单据和写入去去重表，放在一个事务中，如果重复创建，数据库会抛出唯一约束异常，操作就会回滚。

插入或更新

这种方法插入并且有唯一索引的情况，比如我们要关联商品品类，其中商品的ID和品类的ID可以构成唯一索引，并且在数据表中也增加了唯一索引。这时就可以使用InsertOrUpdate操作。在mysql数据库中如下：

insert into goods_category (goods_id,category_id,create_time,update_time) 
       values(#{goodsId},#{categoryId},now(),now()) 
       on DUPLICATE KEY UPDATE
       update_time=now()

多版本控制

这种方法适合在更新的场景中，比如我们要更新商品的名字，这时我们就可以在更新的接口中增加一个版本号，来做幂等。

boolean updateGoodsName(int id,String newName,int version);

update goods set name=#{newName},version=#{version} where id=#{id} and version<${version}

状态机控制

这种方法适合在有状态机流转的情况下，比如就会订单的创建和付款，订单的付款肯定是在之前，这时我们可以通过在设计状态字段时，使用int类型，并且通过值类型的大小来做幂等，比如订单的创建为0，付款成功为100。付款失败为99
在做状态机更新时，我们就这可以这样控制

update `order` set status=#{status} where id=#{id} and status<#{status}

以上就是保证接口幂等性的一些方法。

参考

高并发下接口幂等性解决方案
如何保证微服务接口的幂等性
接口的幂等性
幂等性的基本原理（转载）