幂等性

Idempotence

防止消息重复消费

在 MQ 中，幂等性是指在消息传递过程中，无论消息被传递多少次，最终的结果都是一致的。

概念

用户对于同一操作发起的一次请求或者多次请求的结果是一致的，不会因为多次点击而产生了侧作用。举个最简单的例子，那就是支付，用户购买商品后支付，支付扣款成功，但是返回结果的时候网络异常，此时钱已经扣了，用户再次点击按钮，此时会进行第二次扣歌，返回结果成功，用户查询余额发现多扣钱了，流水记录也变成了两条。在以前的单应用系统中，我们只需要把数据操作放入事务中即可，发生错误立即回滚，但是再响应客户端的时候也有可能出现网络中断或者异常等等

触发重复请求的场景：

1. 用户多次点击支付按钮：在网络较差或系统过载情况下，用户由于不确定交易是否完成而重复点击。
2. 自动重试机制：系统在超时或失败时重试请求，可能导致同一支付多次尝试。
3. 网络数据包重复：数据包在网络传输过程中，复制出了多份，导致支付平台收到多次一模一样的请求。
4. 异常恢复：在系统升级或崩溃后，未决事务需要根据已有记录恢复和完成。内部系统重发操作。

防止消息重复消费

消费者在消费MQ中的消息时，MQ已把消息发送给消费者，消费者在给MQ返回ack时网络中断，故MQ未收到确认信息，该条消息会重新发给其他的消费者，或者在网络重连后再次发送给该消费者，但实际上该消费者已成诚功消费了该条消息，造成消费者消费了重复的消息。

解决：一般使用全局ID或者写个唯一标识比如时间戳或者UUID或者订单消费者消费MQ中的消息也可利用MQ的该id来判断，或者可按自己的规则生成一个全局唯一id,每次消费消息时用该id先判断该消息是否已消费过，

消费端的幂等性保障

在海量订单生成的业务高峰期，生产端有可能就会重复发生了消息，这时候消费端就要实现幂等性，这就意味着我们的消息永远不会被消费多次，即使我们收到了一样的消息，业界主流的幂等性有两种操作：

• 唯一ID+指纹码机制，利用数据库主键去重，
• 利用 redis 的原子性去实现

解决方案

参考

• 唯一ID+指纹码机制

  数据库性能瓶颈

  唯一D+指纹码
  (业务规则、时间戳等拼接)机制，利用数据库主键去重
  SELECT COUNT(1)FROM T ORDER WHERE ID=唯一ID+指纹码
  未查询到就insert,如有说明已处理过该消息，返回失败

  优点：实现简单
  缺点：高并发下有数据库写入的性能瓶颈
  解决方案：根据D进行分库分表、算法路由

• Redis setnx 原子性

  最佳方法

  利用 Redis 执行 setnx 命令，天然具有幂等性。从而实现不重复消费。

  需要考虑的问题：
  是否要落库数据库，如落库，数据库和缓存如何做到数据的一致性
  不落库，数据存储在缓存中，如何设置定时同步的策略（可靠性保障）

• Token机制

• 悲观锁/分布式锁机制

  悲观锁依赖数据库提供的锁机制来实现，整个数据处理过程中，数据处于锁定状态，并与事务机制配合，能够有效实现业务幂等性。

  分布式锁与悲观锁本质上相似，都通过串行化请求处理来实现幂等性。与悲观锁不同的是，分布式锁更轻量。在系统接收请求后，首先尝试获取分布式锁。如果成功获取锁，则执行业务逻辑；如果获取失败，则立即拒绝请求。

• 乐观锁机制

  乐观锁主要依靠"带条件更新"（update with condition）来确保多次外部请求的一致性。在系统设计中，可以在数据表中添加版本号字段，用于标识当前数据的版本。每次对该数据表的记录进行更新时，都需要提供上一次更新的版本号。

• 状态机

  在许多业务单据中，存在有限数量的状态，并且这些状态之间的流转顺序是固定的。如果状态已经处于下一个状态，那么再次应用上一个状态的变更逻辑是不会产生任何效果的，这就确保了有限状态机的幂等性。

  例如，库存状态通常包括"预扣中"、"扣减中"、"占用中"和"已释放"等状态。如果系统重复调用扣减接口，而库存状态已经是"扣减中"，则可以直接返回结果。

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1. 消费者端实现幂等性

在消费者端，可以通过记录已经处理过的消息ID或者其他唯一标识符（如业务相关的唯一标识：订单号等全局唯一id），来避免重复处理同一条消息。当消费者接收到一条消息时，先检查该消息是否已经被处理过，如果已经处理过，则直接忽略该消息，否则执行相应的业务逻辑，并将该消息标记为已处理。

2. 生产者端实现幂等性

在生产者端，可以通过为每条消息生成一个唯一的ID，并将该ID作为消息的一部分发送到RabbitMQ中。当消费者接收到一条消息时，先检查该消息的ID是否已经被处理过，如果已经处理过，则直接忽略该消息，否则执行相应的业务逻辑，并将该消息的ID标记为已处理。

以上两种方式都需要保证消息的ID或者其他唯一标识符的唯一性，否则会导致消息的幂等性无法保证。此外，在实现幂等性的过程中，还需要考虑到消息重试、消息丢失等异常情况的处理，以保证系统的稳定性和可靠性。

乐观锁：记录一个版本号version

发送消息的时候带着版本号version

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幂等

查询业务，例如根据id查询商图

删除业务，例如根据id别除商品

非幂等

用户下单业务，需要扣减库存

用户退款业务，需要恢复余额