Java冪等

一、什麼是冪等

冪等指的是相同的請求執行一次和執行多次的效果是一致的，不會因為多次請求產生副作用。

對於一些數據更新操作，例如修改用戶信息、下單等操作，如果發生網絡故障或者客戶端異常，造成了多次請求，如果系統沒有冪等措施，可能導致數據多次更新，最終產生異常數據。

冪等可以有效解決重複執行的問題。

二、為什麼需要冪等

網絡通信中常常出現不穩定的情況，例如網絡中斷、超時等問題，而相同操作請求多次則會產生意料之外的結果。在銀行支付、物流發貨、物資調撥等場景中，重複操作可能會導致金錢流、庫存等數據的不一致，因此在這些場景中需要通過冪等來保證數據的一致性、正確性和安全性。

三、java中的實現方法

1、Token檢測

Token是服務器返回的一段隨機生成的字符串，客戶端在每次請求時都必須帶上這個Token，服務器在接收到Token後將Token與之前存儲的Token比較，如果相同，則代表請求已經被處理，是重複請求，直接返回結果即可。

代碼示例：

public class IdempotentTokenInterceptor extends HandlerInterceptorAdapter {
    private TokenProvider tokenProvider;

    public IdempotentTokenInterceptor(TokenProvider tokenProvider) {
        this.tokenProvider = tokenProvider;
    }

    @Override
    public boolean preHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler) throws Exception {
        String token = request.getHeader("X-api-token");

        if(token == null) {
            throw new BusinessException("Missing X-api-token header!");
        }

        if(!tokenProvider.validateToken(token)) {
            throw new BusinessException("Invalid X-api-token!");
        }

        return true;
    }
}

public class TokenProvider {
    public String generateToken() {
        String token = UUID.randomUUID().toString();
        //save to cache or database
        return token;
    }

    public boolean validateToken(String token) {
        //從緩存中獲取，並刪除Token
        return true;
    }
}

public class BusinessController {
    private TokenProvider tokenProvider;

    public BusinessController(TokenProvider tokenProvider) {
        this.tokenProvider = tokenProvider;
    }

    @PostMapping("/api")
    public ApiResponse businessApi() {
        String token = tokenProvider.generateToken();

        //save token to cache or database

        //process business logic

        return ApiResponse.ok();
    }
}

2、數據庫唯一約束

在數據庫表中設置一個唯一約束，例如唯一索引，保證相同的請求只處理一次，後續的請求會拋出數據庫異常。

代碼示例：

public class BusinessController {
    @Autowired
    private BusinessService businessService;

    @PostMapping("/api")
    public ApiResponse businessApi(@RequestBody BusinessRequest request) {
        businessService.processData(request);
        return ApiResponse.ok();
    }
}

@Service
public class BusinessService {
    @Autowired
    private BusinessDao businessDao;

    public void processData(BusinessRequest request) {
        //檢查是否已經處理
        boolean processed = businessDao.checkIfProcessed(request);

        if(processed) {
            throw new BusinessException("Request has been processed!");
        }

        //處理請求
        businessDao.process(request);
    }
}

@Repository
public class BusinessDao {
    @Autowired
    private JdbcTemplate jdbcTemplate;

    public boolean checkIfProcessed(BusinessRequest request) {
        String sql = "SELECT COUNT(*) FROM business_table WHERE request_id=?";
        int count = jdbcTemplate.queryForObject(sql, new Object[]{request.getRequestId()}, Integer.class);
        return count > 0;
    }

    public void process(BusinessRequest request) {
        String sql = "INSERT INTO business_table (request_id, data) VALUES (?,?)";
        jdbcTemplate.update(sql, request.getRequestId(), request.getData());
    }
}

3、攔截器

攔截器是一種在請求被處理之前或之後，攔截並處理請求的機制。通過在攔截器中實現冪等處理，可以保證相同請求只處理一次。

代碼示例：

public class IdempotentInterceptor extends HandlerInterceptorAdapter {
    @Autowired
    private IdempotentKeyGenerator idempotentKeyGenerator;

    @Autowired
    private CacheManager cacheManager;

    @Override
    public boolean preHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler) throws Exception {
        //獲取冪等Key
        String idempotentKey = idempotentKeyGenerator.generate(request);

        if(StringUtils.isNotBlank(idempotentKey)) {
            Cache cache = cacheManager.getCache("idempotent");
            ValueWrapper valueWrapper = cache.get(idempotentKey);

            if(valueWrapper != null && valueWrapper.get() != null) {
                throw new BusinessException("Request has been processed!");
            }

            cache.put(idempotentKey, idempotentKey);
        }

        return true;
    }
}

public interface IdempotentKeyGenerator {
    String generate(HttpServletRequest request);
}

@Component
public class DefaultIdempotentKeyGenerator implements IdempotentKeyGenerator {
    @Override
    public String generate(HttpServletRequest request) {
        return request.getHeader("X-idempotent-key");
    }
}

@Configuration
public class CacheConfig {
    @Bean
    public CacheManager cacheManager() {
        SimpleCacheManager cacheManager = new SimpleCacheManager();

        Cache idempotentCache = new ConcurrentMapCache("idempotent", false);

        cacheManager.setCaches(Arrays.asList(idempotentCache));

        return cacheManager;
    }
}

@Controller
public class BusinessController {
    @Autowired
    private BusinessService businessService;

    @PostMapping("/api")
    public ApiResponse businessApi(@RequestBody BusinessRequest request) {
        businessService.processData(request);
        return ApiResponse.ok();
    }
}

@Service
public class BusinessService {
    public void processData(BusinessRequest request) {
        //處理請求
    }
}

四、總結

冪等可以幫助我們解決重複操作的問題，確保請求的正確性和唯一性，提高系統的穩定性和安全性。在Java中，有多種實現冪等的方式，例如Token檢測、數據庫唯一約束、攔截器等，我們可以根據實際需求和場景選擇合適的方式。