【Web安全】接口幂等

青旅半醒 2023-01-09 14:23 112阅读 0赞

我记得在很早之前，我在一篇关于[网络http协议post和put的区别][http_post_put]的博客中提到，二者区别的其中之一就是幂等性。当时说post请求是非幂等的，put请求时幂等的。那么幂等到底该怎么理解呢？我下面做一些分享，不对的地方欢迎大佬们积极参与讨论。

## 一、接口幂等 ##

**幂等：** 关于幂等的定义，其实说白了就是对于同一种行为，我们操作多次的结果和操作一次的结果是相同的。幂等性其实就是数据一致性和事务完整性。  
那么对于**接口幂等**的理解，就是接口可以支持重复调用，并且重复调用时产生的结果是一致的。这对于和支付相关的项目尤为重要，如果支付相关项目的接口不保证幂等性，可能会造成很严重的后果。

**支付接口必须要设计幂等性：** 如果程序员不小心设计了非幂等的接口做支付操作。那么就有可能出现用户购买商品时进行支付，支付成功后系统做了扣款操作，但此时返回网络异常，当网络恢复后，用户再次点击提交的话，虽然会返回购买成功，但是（非幂等的接口）用户就又会被扣一次款！！发生这样的情况，用户还怎么能放心使用？？大家都希望的是同一笔订单只被扣一次款，所以对于支付接口设计幂等性的接口是必要的。

## 二、保证幂等性 ##

其实有些操作是**天然具有幂等性**的。比如数据库查询操作是很经典的幂等行为，因为无论你做多少次，它都只能返回一个结果；网络中的get，put，delete也是天然的幂等操作，在多次使用时可以保证只返回唯一的结果。

但对于不是幂等的操作，我们仍然要面对保证其接口具有幂等性的问题。具体操作方法总结有以下几种：

#### 1.数据库保证全局唯一索引 ####

我们可以根据相关业务的操作和内容生成一个全局ID，在每次执行操作前先查找这个全局唯一ID是否存在，来判断这个操作是否已经执行过。如果查找不存在则把全局ID存储到数据库中；如果已存在则表示该方法已经执行直接返回查询结果即可。  
那我们就可以使用这个唯一的id来确保，后面重复多次相同的业务操作的处理逻辑和执行效果是一致的。 使用全局唯一ID是保证幂等性的一个通用方案，它可以支持插入、更新、删除业务操作。这个方案很好理解，但是实现起来就比较麻烦，并且有隐患 -->  
因为上述保证幂等方案是分成两步的，第②步(查询)依赖第①步（生成）的结果进行操作，无法保证原子性的。在高并发下就会出现下面的情况：第二次请求在第一次请求第②步订单状态还没有修改为‘已支付状态’的情况下到来，导致结果仍然是不是预期的。既然得出了这个结论，解决这个问题也就变得简单：把查询和变更状态操作加锁，将并行操作改为串行操作。

#### 2.乐观锁 ####

乐观锁是说 我们每次更新数据时都认为此次的操作不会造成数据缺失，所以只是在更新数据那一刻锁表，其他时间不锁表。  
具体实现是在数据库的表中增加一个字段version(版本号)或者是其他的状态位。在对表进行操作时同时取出数据和标志位version，当要修改数据表时，对version进行判断是否与之前取出的一致，如果一致则修改，如果不一致则不修改。同时最好保证version通过自增存入数据库的。

注意：乐观锁的更新操作，最好是用主键或者唯一索引来更新，这样在操作是只锁定一行，否则更新操作会引起锁表。

#### 3.使用状态机制 ####

我们在设计一个项目的业务时，肯定会涉及到状态机(状态变更图)，就是业务单据上面显示的状态，状态会根据不同的情况会发生变更，一般情况是有限的状态机。如果状态机已经处于下一个状态，这时候来了一个上一个状态的变更请求，理论上是不能够变更的，这样的话，就保证了有限状态机的幂等。

#### 4.token令牌 ####

这种方式分成两个阶段：申请token阶段和支付阶段。 第一阶段，在进入到提交订单页面之前，需要订单系统根据用户信息向支付系统发起一次申请token的请求，支付系统将token保存到Redis缓存中，为第二阶段支付使用。 第二阶段，订单系统拿着申请到的token发起支付请求，支付系统会检查Redis中是否存在该token，如果存在，表示第一次发起支付请求，删除缓存中token后开始支付逻辑处理；如果缓存中不存在，表示非法请求。 实际上这里的token是一个信物，支付系统根据token确认操作权限。缺点是需要系统间交互两次，流程较上述方法复杂一些。

#### 5.支付缓存 ####

把订单的支付请求都快速地接下来，一个快速接单的缓冲管道。后续使用异步任务处理管道中的数据，过滤掉重复的待支付订单。优点是同步转异步，高吞吐量。缺点是不能及时地返回支付结果，需要后续监听支付结果的异步返回。

## 三、总结 ##

幂等与程序是不是分布式高并发还有JavaEE都没有关系。关键是我们的操作是不是幂等的。一个幂等的操作典型如：把编号为5的记录的A字段设置为0这种操作不管执行多少次都是幂等的。一个非幂等的操作典型如：把编号为5的记录的A字段增加1这种操作显然就不是幂等的。要做到幂等性，从接口设计上来说不设计任何非幂等的操作即可。譬如说需求是：当用户点击赞同时，将答案的赞同数量+1。改为：当用户点击赞同时，确保答案赞同表中存在一条记录，用户、答案。赞同数量由答案赞同表统计出来。总之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。所以如果你不注意接口幂等的保证，那么公司老大就该对你有意见咯，hahh~

PS：我还是回来了。这知识长时间不用会忘记的，所以呢，记一本好的笔记真是非常必要的啊 ~~

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