如今隨著互聯網技術快速發展，業務越來越複雜，系統的高併發和關鍵數據的場景越來越多。在分散式系統中，機器宕機和消息丟失也是需要重點關註的問題，其中的一個典型就是冪等性問題。 ...
1 冪等性
一句話，冪等就是一個執行操作，無論執行多少次，產生的效果和返回的結果都是一樣的。
2 為什麼要實現冪等性？
如今隨著互聯網技術快速發展，業務越來越複雜，系統的高併發和關鍵數據的場景越來越多。
在分散式系統中，機器宕機和消息丟失也是需要重點關註的問題，其中的一個典型就是冪等性問題。
想想看，一個對外暴露的介面會面領很多次請求，如果不能保證冪等性會帶來什麼樣的後果？
微信進行一次扣款操作，應該只扣用戶一次錢，當遇到網路故障或系統bug，如果沒有實現冪等性扣多了你會不會直接“C語言”投訴？
當然，有些介面是天然保證冪等性的，比如查詢操作、刪除操作。有些對數據的修改是一個常量，無其他操作，也是具有冪等性的。修改操作可能冪等可能不冪等。
SELECT col1 FROM tab1 WHERE col2 = 2UPDATE tab1 SET col1 = 1 WHERE col2 = 2UPDATE tab1 SET col1 = col1 + 1 WHERE col2 = 2
這三個sql只有第三個不是冪等的。
POST請求天生就不是一個冪等操作，每次調用都會在系統中產生新的資源，想要冪等就必須在業務中實現。
需要避免的是，冪等性和併發安全不是一回事。當同一筆訂單即使你不停的提交支付，如果扣了不止一次錢，就說明該操作不冪等。
而有多筆訂單同時進行支付，最後扣除的金額不是這麼多筆金額的總和，說明該操作有併發安全問題。這是兩個維度的問題，應該分開討論解決。
3 如何實現冪等性？
（1）資料庫防重
利用數據表唯一索引的特性，當併發時新增報錯時，再查詢一次，數據已經存在，就避免了臟數據的新增。但註意，不要將uuid作為索引欄位，其大小和類型對於索引而言都會導致速度非常慢。
常見的場景，比如博客/微博系統點贊，一個用戶對一個微博點贊，就把用戶id與該博文id綁定，後續該用戶再對該博文點贊就無法插入。再比如金融賬戶，可以通過在賬戶表中增加唯一索引來存儲用戶id，即使重覆操作一個用戶也只能擁有一個賬戶。
（2）token令牌機制
token機制是適用範圍最廣泛的一種冪等設計。雖然實現方式有很多種，但核心思想就是每次操作都生成一個唯一token憑證，伺服器通過這個唯一憑證確保同樣的操作不會被執行多次。
具體可以分為兩個階段，獲取token和使用token。每次介面請求前先獲取一個token，然後在下次請求時在請求的header體中加上這個token，後端進行校驗，如果驗證通過則刪除token，下次請求再次判斷token。如果在redis緩存的幫助下，流程圖如下：
（3）分散式鎖
資料庫防重表可以通過分散式鎖代替，相比去重表，將放併發做到了緩存中，效率更高。局限性都是同一時間只能完成一次請求。
比如某些業務處理流程很長，要求不能併發執行，可以在流程執行之前根據某個標誌(用戶ID+尾碼等)獲取分散式鎖，其他流程執行時獲取鎖就會失敗，也就是同一時間該流程只能有一個能執行成功，執行完成後，釋放分散式鎖。
4 冪等的優缺點
優點：
業務需要
缺點：
（1）客戶端處理邏輯得以簡化，但服務端控制冪等邏輯變得更加複雜；
（2）把併發執行變成改為串列執行，降低了執行效率。
5 擴展
分散式自增ID可以借鑒Snowflake演算法，優點是高性能、低延遲、按時間有序；缺點是需要獨立的開發和部署。
其結構如下：
- 最高位是符號位，始終為0，不可用。
- 41位的時間序列，精確到毫秒級，41位的長度可以使用 (1L << 41) / (1000L * 60 * 60 * 24 * 365) = 69年。時間位還有一個很重要的作用是可以根據時間進行排序。註意，41位時間截不是存儲當前時間的時間截，而是存儲時間截的差值（當前時間截 - 開始時間截) 後得到的值，這裡的的開始時間截，一般是我們的id生成器開始使用的時間，由我們程式來指定的。
- 10位的機器標識，10位的長度最多支持部署1024個節點。
- 12位的計數序列號，序列號即一系列的自增id，可以支持同一節點同一毫秒生成多個ID序號，12位的計數序列號支持每個節點每毫秒產生4096個ID序號。
加起來剛好64位，為一個Long型。這個演算法很簡潔，但依舊是一個很好的ID生成策略。
參考文獻：
[1] 分散式系統互斥性與冪等性問題的分析與解決
https://zhuanlan.zhihu.com/p/22820761
[2] 高併發下介面冪等性解決方案
https://blog.csdn.net/u011635492/article/details/81058153
[3] 冪等性問題和解決方法
https://blog.csdn.net/qq_32020035/article/details/105448889
[4] 雪花演算法
https://www.cnblogs.com/grasp/p/12309726.html
[5] 聊聊開發中冪等問題
https://segmentfault.com/a/1190000018808510
作者：京東零售 李澤陽
來源：京東雲開發者社區 轉載請註明來源
