【SpringBoot】Spring Boot 实现接口的幂等性

1、什么是接口的幂等性

在HTTP/1.1中，对幂等性进行了定义：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（网络超时等问题除外），即第一次请求的时候对资源产生了副作用，但是以后的多次请求都不会再对资源产生副作用。

简单来说：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。

2、为什么需要实现接口的幂等性

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。

3、如何实现接口的幂等性

方案：防重 Token 令牌

方案描述：

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：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。

适用操作：

插入操作
更新操作
删除操作

主要流程：

在这里插入图片描述

① 服务端提供获取 Token 的接口，该 Token 可以是一个序列号，也可以是一个分布式 ID 或者 UUID 串。
② 客户端调用接口获取 Token，这时候服务端会生成一个 Token 串。
③ 然后将该串存入 Redis 数据库中，以该 Token 作为 Redis 的键（注意设置过期时间）。
④ 将 Token 返回到客户端，客户端拿到后应存到表单隐藏域中。
⑤ 客户端在执行提交表单时，把 Token 存入到 Headers 中，执行业务请求带上该 Headers。
⑥ 服务端接收到请求后从 Headers 中拿到 Token，然后根据 Token 到 Redis 中查找该 key 是否存在。
⑦ 服务端根据 Redis 中是否存该 key 进行判断，如果存在就将该 key 删除，然后正常执行业务逻辑。如果不存在就抛异常，返回重复提交的错误信息。

实例：防重 Token 令牌

创建一个 SpringBoot 工程，引入 redis 依赖

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
</dependency>

Token 工具类：

@Slf4j
@Component
public class TokenUtil {
    
    

    @Autowired
    private StringRedisTemplate redisTemplate;

    /**
     * 存入 Redis 的 Token 键的前缀
     */
    private static final String REPEAT_TOKEN_PREFIX = "repeat_token:";

    public String createToken(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 = REPEAT_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;
    }

    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 = REPEAT_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，如果结果不为空和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;
    }

}

Token 控制器：

@RestController
public class TokenController {
    
    

    @Autowired
    private TokenUtil tokenUtil;

    @GetMapping("/getToken")
    public String getToken(String userId) {
    
    
        return tokenUtil.createToken(userId);
    }

    @GetMapping("/test")
    public String test(@RequestHeader("token") String token, String userId) {
    
    
        boolean result = tokenUtil.validToken(token, userId);
        if (result) {
    
    
            // TODO 进行业务处理
            return "正常调用";
        }
        return "重复调用";
    }

}

Postman 测试

在这里插入图片描述
先获取 token

在这里插入图片描述
再进行接口调用

4、优化

假如，一个工程中有 10 个接口需要进行实践的幂等性校验，那么这块代码

boolean result = tokenUtil.validToken(token, userId);
 if (result) {
    
    
     // TODO 进行业务处理
     return "正常调用";
 }

是不是得写 10 次呢？？？显然违背了 DRY 原则。

解决方案：自定义注解 + AOP

【SpringBoot】Spring Boot 实现接口的幂等性

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