背景

我们实际系统中有很多操作，是不管做多少次，都应该产生一样的效果或返回一样的结果。例如：

1. 前端重复提交选中的数据，应该后台只产生对应这个数据的一个反应结果。

2. 我们发起一笔付款请求，应该只扣用户账户一次钱，当遇到网络重发或系统bug重发，也应该只扣一次钱。

3. 发送消息，也应该只发一次，同样的短信发给用户，用户会哭的。

4. 创建业务订单，一次业务请求只能创建一个，创建多个就会出大问题。

等等很多重要的情况，这些逻辑都需要幂等的特性来支持。

幂等性概念

幂等（idempotent、idempotence）是一个数学与计算机学概念，常见于抽象代数中。

在编程中一个幂等操作的特点是其任意多次执行所产生的影响均与一次执行的影响相同。幂等函数，或幂等方法，是指可以使用相同参数重复执行，并能获得相同结果的函数。这些函数不会影响系统状态，也不用担心重复执行会对系统造成改变。例如，“getUsername()和setTrue()”函数就是一个幂等函数。

更复杂的操作幂等保证是利用唯一交易号(流水号)实现。

我的理解：幂等就是一个操作，不论执行多少次，产生的效果和返回的结果都是一样的。

技术方案

查询操作

查询一次和查询多次，在数据不变的情况下，查询结果是一样的。select是天然的幂等操作。

删除操作

删除操作也是幂等的，删除一次和多次删除都是把数据删除。(注意可能返回结果不一样，删除的数据不存在，返回0，删除的数据多条，返回结果多个)。

唯一索引

防止新增脏数据比如：支付宝的资金账户，支付宝也有用户账户，每个用户只能有一个资金账户，怎么防止给用户创建资金账户多个，那么给资金账户表中的用户ID加唯一索引，所以一个用户新增成功一个资金账户记录。

要点：唯一索引或唯一组合索引来防止新增数据存在脏数据（当表存在唯一索引，并发时新增报错时，再查询一次就可以了，数据应该已经存在了，返回结果即可）。

悲观锁

在支付场景中，用户A的账号余额有150元，想转出100元，正常情况下用户A的余额只剩50元。一般情况下，sql是这样的：

update user amount = amount-100 where id=123;

如果出现多次相同的请求，可能会导致用户A的余额变成负数。这种情况，用户A来可能要哭了。于此同时，系统开发人员可能也要哭了，因为这是很严重的系统bug。

为了解决这个问题，可以加悲观锁，将用户A的那行数据锁住，在同一时刻只允许一个请求获得锁，更新数据，其他的请求则等待。

通常情况下通过如下sql锁住单行数据：

select * from user id=123 for update;

具体流程如下：

具体步骤：

1. 多个请求同时根据id查询用户信息。

2. 判断余额是否不足100，如果余额不足，则直接返回余额不足。

3. 如果余额充足，则通过for update再次查询用户信息，并且尝试获取锁。

4. 只有第一个请求能获取到行锁，其余没有获取锁的请求，则等待下一次获取锁的机会。

5. 第一个请求获取到锁之后，判断余额是否不足100，如果余额足够，则进行update操作。

6. 如果余额不足，说明是重复请求，则直接返回成功。

需要特别注意的是：如果使用的是mysql数据库，存储引擎必须用innodb，因为它才支持事务。此外，这里id字段一定要是主键或者唯一索引，不然会锁住整张表。

悲观锁需要在同一个事务操作过程中锁住一行数据，如果事务耗时比较长，会造成大量的请求等待，影响接口性能。

乐观锁

乐观锁只是在更新数据那一刻锁表，其他时间不锁表，所以相对于悲观锁，效率更高。

乐观锁的实现方式多种多样可以通过version或者其他状态条件：

（1）通过版本号实现

update table_xxx set name=#name#,version=version+1 where version=#version#

（2）通过条件限制

update tablexxx set avaiamount=avaiamount-#subAmount# where avaiamount-#subAmount# >= 0

要求：quality-#subQuality# >= 0，这个情景适合不用版本号，​只更新是做数据安全校验，适合库存模型，扣份额和回滚份额，性能更高.。

注意：乐观锁的更新操作，最好用主键或者唯一索引来更新，这样是行锁，否则更新时会锁表，上面两个sql改成下面的两个更好

update tablexxx set name=#name#,version=version+1 where id=#id# and version=#version# 

update tablexxx set avaiamount=avaiamount-#subAmount# where id=#id# and avaiamount-#subAmount# >= 0

分布式锁

还是拿插入数据的例子，如果是分布是系统，构建全局唯一索引比较困难，例如唯一性的字段没法确定，这时候可以引入分布式锁，通过第三方的系统(redis或zookeeper)，在业务系统插入数据或者更新数据，获取分布式锁，然后做操作，之后释放锁，这样其实是把多线程并发的锁的思路，引入多个系统，也就是分布式系统中得解决思路。

要点：某个长流程处理过程要求不能并发执行，可以在流程执行之前根据某个标志(用户ID+后缀等)获取分布式锁，其他流程执行时获取锁就会失败，也就是同一时间该流程只能有一个能执行成功，执行完成后，释放分布式锁(分布式锁要第三方系统提供)。

select + insert

并发不高的后台系统，或者一些任务JOB，为了支持幂等，支持重复执行，简单的处理方法是，先查询下一些关键数据，判断是否已经执行过，在进行业务处理，就可以了注意：核心高并发流程不要用这种方法。

状态机

很多时候业务表是有状态的，比如订单表中有：1-下单、2-已支付、3-完成、4-撤销等状态。如果这些状态的值是有规律的，按照业务节点正好是从小到大，我们就能通过它来保证接口的幂等性。

假如id=123的订单状态是已支付，现在要变成完成状态。

update `order` set status=3 where id=123 and status=2;

第一次请求时，该订单的状态是已支付，值是2，所以该update语句可以正常更新数据，sql执行结果的影响行数是1，订单状态变成了3。

后面有相同的请求过来，再执行相同的sql时，由于订单状态变成了3，再用status=2作为条件，无法查询出需要更新的数据，所以最终sql执行结果的影响行数是0，即不会真正的更新数据。但为了保证接口幂等性，影响行数是0时，接口也可以直接返回成功。

具体流程图如下：

具体步骤：

1. 用户通过浏览器发起请求，服务端收集数据。

2. 根据id和当前状态作为条件，更新成下一个状态

3. 判断操作影响行数，如果影响了1行，说明当前操作成功，可以进行其他数据操作。

4. 如果影响了0行，说明是重复请求，直接返回成功。

主要特别注意的是，该方案仅限于要更新的表有状态字段，并且刚好要更新状态字段的这种特殊情况，并非所有场景都适用。

对外提供接口的api如何保证幂等如银联提供的付款接口：需要接入商户提交付款请求时附带：source来源，seq序列号source+seq在数据库里面做唯一索引，防止多次付款，(并发时，只能处理一个请求)

重点：对外提供接口为了支持幂等调用，接口有两个字段必须传，一个是来源source，一个是来源方序列号seq，这个两个字段在提供方系统里面做联合唯一索引，这样当第三方调用时，先在本方系统里面查询一下，是否已经处理过，返回相应处理结果；没有处理过，进行相应处理，返回结果。注意，为了幂等友好，一定要先查询一下，是否处理过该笔业务，不查询直接插入业务系统，会报错，但实际已经处理了。

总结

幂等性应该是合格程序员的一个基因，在设计系统时，是首要考虑的问题，尤其是在像支付宝，银行，互联网金融公司等涉及的都是钱的系统，既要高效，数据也要准确，所以不能出现多扣款，多打款等问题，这样会很难处理，用户体验也不好。