幂等性实现方案

字面理解

幂

名词：盖东西的巾

大巾谓之幂。——《小尔雅·广诂》
动词：覆盖，遮盖

祭祀,以疏布巾幂八尊。——《周礼·天官》
数学中：指一个数自乘若干次形式：幂次(方次)

等

形容词：数量、程度相同；相等

幂等性

幂是将同样的动作覆盖在前面的结果上
等即相同、相等的意思

那么幂等性就可以这么理解：重复数次相等的动作和只做一次动作具有相同的性质

概念

幂等(Idempotence)一个数学领域上的概念，常见于抽象代数中，定义如下：

如果一个函数f(x)满足：f(f(x)) = f(x), 则函数f(x)满足幂等性。

幂等函数/方法：可以使用相同的参数重复执行，并能获取相同结果的函数。

这个概念已被扩展到计算机领域，如：HTTP1.1中幂等定义：

Methods can also have the property of "idempotence" in that (aside from error or expiration issues) the side-effects of N > 0 identical requests is the same as for a single. 《rfc2616 - 9.1.2 Idempotent Methods》

除了网络错误以及请求超时的问题，请求同一个接口多次和单次，对资源所造成的影响是一致的。

所以计算机领域中幂等性：用来描述一个操作、方法或者服务，被多次执行所产生的影响与一次执行的影响相同。

幂等常见的场景：

前台重复提交
订单付款请求，多次发送，应只扣款用户一次
分布式中服务与服务之间的调用
生产者与消费者(如Kafka等)，消息发送失败，重复发送产生的重复消息

幂等性实现方案

首先需要确定动作/接口是否具有幂等性；如：

具有幂等性的业务：
- 查询业务：获取配置文件/用户名等：getUserName(String userId)
- 设值业务：设置对象为初始状态等：setInitStatus()
不具有幂等性的业务：
- 递增/减业务：AtomicInteger.incrementAndGet()

判断业务具有幂等性后，那么常见个设计方案如下：

唯一约束实现幂等

思路：insert if not exist

如：利用数据库的唯一约束：当表中存在唯一索引，重复请求新增记录就会报错，这时返回已存在的记录并返回。

用户转账为例，假如用户A转账给用户B，用户A本意只转100元给用户B；但由于转账系统的某些情况，实际发生了3次转账给用户B的请求；那么没有幂等设计的情况下表中存在的是两个字段：账户ID、变更金额，用户A减少了100元；用户B增加了100*3元。

幂等设计：增加字段转账ID，那么三个字段：转账ID、账户ID、变更金额；那么这三个字段联合构成唯一约束，这样对象相同的转账请求，表中只能存在一条记录；以上三个转账请求，那么第二次和第三次请求将返回失败结果；
更新设置前置条件

思路：check and update

给变更设置一个前置条件，如果满足这个条件则执行变更，否则拒绝变更；重复执行相同请求，如果第一次执行了，则前置条件就会变化，那么后面重复的请求检查前置条件，自然不会满足，则变更不会执行。
记录并检查(token机制)

思路：update if token not exist
该思路与唯一约束有点类似；区别如下：
- 记录并检查：发送端制定唯一约束，消费端只需要校验唯一的约束
- 唯一约束方案：消费端制定唯一约束
  
  两者区别是唯一的约束制定方不同。
记录并检查是适用范围最广的实现幂等方案；记录并检查操作也称为token机制活着GUID(全局唯一ID)机制

在发送消息时，给每条消息指定一个全局唯一的ID，消费时，先检查这个ID是否被消费过，如果没有消费过，则执行变更操作，然后将该ID标记为已消费。

具体实现方案：