架構師必備：系統性解決冪等問題

Java烘焙師發表於2022-01-14
架構

要在應用中做到冪等，其實並不難，本文嘗試做一個系統性的總結，歡迎一起探討。

什麼是冪等

某個操作執行一次，跟執行多次的效果一樣。冪等一詞來自於數學中的冪等，即f(f(x)) = f(x)。

需要保證冪等的場景

查詢類的讀操作，天然是冪等的，多次呼叫不會有副作用。需考慮以下幾種寫操作的情況：

  • 呼叫下游寫介面
  • 寫資料庫、寫Redis等
  • 訊息訂閱和處理

例子：不能給使用者重複發放優惠券、現金獎勵、通知等，商家更新商品時不能重複增加或減少庫存。

下面分別討論這幾種情況。

1、呼叫下游寫介面

主要依靠下游服務保證冪等。
本服務能做的是，在調下游寫介面時不做重試，需設定重試次數為0。

2、自己服務保證

2.1 基於狀態的冪等

這種情況比較簡單，只有當滿足前置條件時才允許操作，否則不允許更新（例如已經是終態），直接返回。
例子：訂單支付成功後，不允許重複支付。

2.2 基於唯一鍵的冪等

冪等key的選取

與業務強相關，可以是商品id、訂單id、使用者id，或者日期等，或者是幾個業務欄位的組合。

幾個例子：

  • 一個使用者每天只能領一張優惠券，通過 使用者id+優惠券型別+日期字串 即可唯一標識
  • B端更新庫存，商品id+該商品的版本號
  • C端扣庫存，訂單id

值得注意的是，需要區分新增和修改：修改時的冪等key往往需要帶上版本號，才能區分是否同一次修改，每次修改對應一個唯一的版本號。

實現方式

MySQL表中為冪等key建立唯一索引：強冪等，例如資金、訂單，絕對不允許重複處理，當插入重複資料時報錯。
不推薦用Redis實現冪等，一旦Redis出問題，比如節點當機，可能出現2個client同時獲取到鎖的情況。

MySQL冪等虛擬碼：
插入重複記錄，捕獲異常，提示冪等攔截。

    try {
        // 插入記錄
        someDao.create(someRecord);
    } catch (DataIntegrityViolationException e) {
        // 如果是重複記錄，返回異常
        return failResponse("冪等攔截");
    } catch (Throwable t) {
        // 異常處理
        return failResponse("其他異常");
    }

3、訊息訂閱和處理

MQ通常會保證訊息至少傳送一次（可能多次），並且在機器例項重啟或發版時，consumer group會做rebalance，進而收到重複的訊息。因此，訊息的冪等處理必不可少。

實現方式：
在處理訊息前加上Redis鎖：如果上鎖成功，則繼續處理，否則稍後重試。

  • setnxex，不存在時才設定，時效即為鎖的租期，否則忽略
  • 接下來的業務處理，如果是自身邏輯需要強冪等則使用上述資料庫冪等方式，如果全部依賴下游則依賴下游實現冪等

Redis冪等虛擬碼：

    // 生成冪等key
    String redisKey = buildRedisKey();
    // 上Redis鎖，租期為leaseTime
    if (redisLock.tryLock(redisKey, leaseTime)) {
        // 業務邏輯處理
    } else {
        // 稍後重試
    }

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