Spring Boot + Redis 实现接口幂等性

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一、概念

幂等性, 通俗的说就是一个接口, 多次发起同一个请求, 必须保证操作只能执行一次比如:

订单接口, 不能多次创建订单
支付接口, 重复支付同一笔订单只能扣一次钱
支付宝回调接口, 可能会多次回调, 必须处理重复回调
普通表单提交接口, 因为网络超时等原因多次点击提交, 只能成功一次等等

二、常见解决方案

唯一索引 -- 防止新增脏数据
token机制 -- 防止页面重复提交
悲观锁 -- 获取数据的时候加锁(锁表或锁行)
乐观锁 -- 基于版本号version实现, 在更新数据那一刻校验数据
分布式锁 -- redis(jedis、redisson)或zookeeper实现
状态机 -- 状态变更, 更新数据时判断状态

三、本文实现

本文采用第2种方式实现, 即通过redis + token机制实现接口幂等性校验

四、实现思路

为需要保证幂等性的每一次请求创建一个唯一标识 token, 先获取 token, 并将此 token存入redis, 请求接口时, 将此 token放到header或者作为请求参数请求接口, 后端接口判断redis中是否存在此 token:

如果存在, 正常处理业务逻辑, 并从redis中删除此 token, 那么, 如果是重复请求, 由于 token已被删除, 则不能通过校验, 返回 请勿重复操作提示
如果不存在, 说明参数不合法或者是重复请求, 返回提示即可

五、项目简介

springboot
redis
@ApiIdempotent注解 + 拦截器对请求进行拦截
@ControllerAdvice全局异常处理
压测工具: jmeter

说明:

本文重点介绍幂等性核心实现, 关于springboot如何集成redis、ServerResponse、ResponseCode等细枝末节不在本文讨论范围之内, 有兴趣的小伙伴可以查看作者的Github项目: https://github.com/wangzaiplus/springboot/tree/wxw

六、代码实现

pom

        <!-- Redis-Jedis -->  <dependency>  <groupId>redis.clients</groupId>    <artifactId>jedis</artifactId>  <version>2.9.0</version>    </dependency> <!--lombok 本文用到@Slf4j注解, 也可不引用, 自定义log即可-->  <dependency>  <groupId>org.projectlombok</groupId>    <artifactId>lombok</artifactId> <version>1.16.10</version>  </dependency>

JedisUtil

package com.wangzaiplus.test.util;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Component;
import redis.clients.jedis.Jedis;
import redis.clients.jedis.JedisPool;
@Component
@Slf4j
public class JedisUtil {    @Autowired private JedisPool jedisPool;    private Jedis getJedis() {  return jedisPool.getResource(); }   /** * 设值    *   * @param key   * @param value * @return  */  public String set(String key, String value) {   Jedis jedis = null;    try {   jedis = getJedis();    return jedis.set(key, value);   } catch (Exception e) { log.error("set key:{} value:{} error", key, value, e);    return null;    } finally { close(jedis);   }   }   /** * 设值    *   * @param key   * @param value * @param expireTime 过期时间, 单位: s    * @return  */  public String set(String key, String value, int expireTime) {   Jedis jedis = null;    try {   jedis = getJedis();    return jedis.setex(key, expireTime, value); } catch (Exception e) { log.error("set key:{} value:{} expireTime:{} error", key, value, expireTime, e);  return null;    } finally { close(jedis);   }   }   /** * 取值    *   * @param key   * @return  */  public String get(String key) { Jedis jedis = null;    try {   jedis = getJedis();    return jedis.get(key);  } catch (Exception e) { log.error("get key:{} error", key, e);    return null;    } finally { close(jedis);   }   }   /** * 删除key *   * @param key   * @return  */  public Long del(String key) {   Jedis jedis = null;    try {   jedis = getJedis();    return jedis.del(key.getBytes());   } catch (Exception e) { log.error("del key:{} error", key, e);    return null;    } finally { close(jedis);   }   }   /** * 判断key是否存在 *   * @param key   * @return  */  public Boolean exists(String key) { Jedis jedis = null;    try {   jedis = getJedis();    return jedis.exists(key.getBytes());    } catch (Exception e) { log.error("exists key:{} error", key, e); return null;    } finally { close(jedis);   }   }   /** * 设值key过期时间 *   * @param key   * @param expireTime 过期时间, 单位: s    * @return  */  public Long expire(String key, int expireTime) {    Jedis jedis = null;    try {   jedis = getJedis();    return jedis.expire(key.getBytes(), expireTime);    } catch (Exception e) { log.error("expire key:{} error", key, e); return null;    } finally { close(jedis);   }   }   /** * 获取剩余时间    *   * @param key   * @return  */  public Long ttl(String key) {   Jedis jedis = null;    try {   jedis = getJedis();    return jedis.ttl(key);  } catch (Exception e) { log.error("ttl key:{} error", key, e);    return null;    } finally { close(jedis);   }   }   private void close(Jedis jedis) {   if (null != jedis) {   jedis.close();  }   }
}

自定义注解 @ApiIdempotent

package com.wangzaiplus.test.annotation;
import java.lang.annotation.ElementType;
import java.lang.annotation.Retention;
import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
import java.lang.annotation.Target;
/** * 在需要保证 接口幂等性 的Controller的方法上使用此注解  */
@Target({ElementType.METHOD})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface ApiIdempotent {
}

ApiIdempotentInterceptor拦截器

package com.wangzaiplus.test.interceptor;
import com.wangzaiplus.test.annotation.ApiIdempotent;
import com.wangzaiplus.test.service.TokenService;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.method.HandlerMethod;
import org.springframework.web.servlet.HandlerInterceptor;
import org.springframework.web.servlet.ModelAndView;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
import java.lang.reflect.Method;
/** * 接口幂等性拦截器  */
public class ApiIdempotentInterceptor implements HandlerInterceptor {   @Autowired private TokenService tokenService;  @Override  public boolean preHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler) {    if (!(handler instanceof HandlerMethod)) {  return true;    }   HandlerMethod handlerMethod = (HandlerMethod) handler; Method method = handlerMethod.getMethod(); ApiIdempotent methodAnnotation = method.getAnnotation(ApiIdempotent.class);    if (methodAnnotation != null) {    check(request);// 幂等性校验, 校验通过则放行, 校验失败则抛出异常, 并通过统一异常处理返回友好提示    }   return true;    }   private void check(HttpServletRequest request) {    tokenService.checkToken(request);   }   @Override  public void postHandle(HttpServletRequest httpServletRequest, HttpServletResponse httpServletResponse, Object o, ModelAndView modelAndView) throws Exception {  }   @Override  public void afterCompletion(HttpServletRequest httpServletRequest, HttpServletResponse httpServletResponse, Object o, Exception e) throws Exception {   }
}

TokenServiceImpl

package com.wangzaiplus.test.service.impl;
import com.wangzaiplus.test.common.Constant;
import com.wangzaiplus.test.common.ResponseCode;
import com.wangzaiplus.test.common.ServerResponse;
import com.wangzaiplus.test.exception.ServiceException;
import com.wangzaiplus.test.service.TokenService;
import com.wangzaiplus.test.util.JedisUtil;
import com.wangzaiplus.test.util.RandomUtil;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.apache.commons.lang3.StringUtils;
import org.apache.commons.lang3.text.StrBuilder;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Service;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
@Service
public class TokenServiceImpl implements TokenService { private static final String TOKEN_NAME = "token";    @Autowired private JedisUtil jedisUtil;    @Override  public ServerResponse createToken() {   String str = RandomUtil.UUID32();  StrBuilder token = new StrBuilder();   token.append(Constant.Redis.TOKEN_PREFIX).append(str);  jedisUtil.set(token.toString(), token.toString(), Constant.Redis.EXPIRE_TIME_MINUTE);   return ServerResponse.success(token.toString());    }   @Override  public void checkToken(HttpServletRequest request) {    String token = request.getHeader(TOKEN_NAME);  if (StringUtils.isBlank(token)) {// header中不存在token token = request.getParameter(TOKEN_NAME);  if (StringUtils.isBlank(token)) {// parameter中也不存在token throw new ServiceException(ResponseCode.ILLEGAL_ARGUMENT.getMsg()); }   }   if (!jedisUtil.exists(token)) { throw new ServiceException(ResponseCode.REPETITIVE_OPERATION.getMsg()); }   Long del = jedisUtil.del(token);   if (del <= 0) { throw new ServiceException(ResponseCode.REPETITIVE_OPERATION.getMsg()); }   }
}

TestApplication

package com.wangzaiplus.test;
import com.wangzaiplus.test.interceptor.ApiIdempotentInterceptor;
import org.mybatis.spring.annotation.MapperScan;
import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.web.cors.CorsConfiguration;
import org.springframework.web.cors.UrlBasedCorsConfigurationSource;
import org.springframework.web.filter.CorsFilter;
import org.springframework.web.servlet.config.annotation.InterceptorRegistry;
import org.springframework.web.servlet.config.annotation.WebMvcConfigurerAdapter;
@SpringBootApplication
@MapperScan("com.wangzaiplus.test.mapper")
public class TestApplication  extends WebMvcConfigurerAdapter { public static void main(String[] args) {    SpringApplication.run(TestApplication.class, args); }   /** * 跨域    * @return  */  @Bean  public CorsFilter corsFilter() {    final UrlBasedCorsConfigurationSource urlBasedCorsConfigurationSource = new UrlBasedCorsConfigurationSource(); final CorsConfiguration corsConfiguration = new CorsConfiguration();   corsConfiguration.setAllowCredentials(true);    corsConfiguration.addAllowedOrigin("*");  corsConfiguration.addAllowedHeader("*");  corsConfiguration.addAllowedMethod("*");  urlBasedCorsConfigurationSource.registerCorsConfiguration("/**", corsConfiguration);  return new CorsFilter(urlBasedCorsConfigurationSource); }   @Override  public void addInterceptors(InterceptorRegistry registry) { // 接口幂等性拦截器 registry.addInterceptor(apiIdempotentInterceptor());    super.addInterceptors(registry);    }   @Bean  public ApiIdempotentInterceptor apiIdempotentInterceptor() {    return new ApiIdempotentInterceptor();  }
}

OK, 目前为止, 校验代码准备就绪, 接下来测试验证

七、测试验证

获取 token的控制器 TokenController

package com.wangzaiplus.test.controller;
import com.wangzaiplus.test.common.ServerResponse;
import com.wangzaiplus.test.service.TokenService;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
@RestController
@RequestMapping("/token")
public class TokenController {  @Autowired private TokenService tokenService;  @GetMapping    public ServerResponse token() { return tokenService.createToken();  }
}

TestController, 注意 @ApiIdempotent注解, 在需要幂等性校验的方法上声明此注解即可, 不需要校验的无影响

package com.wangzaiplus.test.controller;
import com.wangzaiplus.test.annotation.ApiIdempotent;
import com.wangzaiplus.test.common.ServerResponse;
import com.wangzaiplus.test.service.TestService;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.PostMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
@RestController
@RequestMapping("/test")
@Slf4j
public class TestController {   @Autowired private TestService testService;    @ApiIdempotent @PostMapping("testIdempotence")  public ServerResponse testIdempotence() {   return testService.testIdempotence();   }
}

获取 token

查看redis

测试接口安全性: 利用jmeter测试工具模拟50个并发请求, 将上一步获取到的token作为参数

header或参数均不传token, 或者token值为空, 或者token值乱填, 均无法通过校验, 如token值为"abcd"

八、注意点(非常重要)

上图中, 不能单纯的直接删除token而不校验是否删除成功, 会出现并发安全性问题, 因为, 有可能多个线程同时走到第46行, 此时token还未被删除, 所以继续往下执行, 如果不校验 jedisUtil.del(token)的删除结果而直接放行, 那么还是会出现重复提交问题, 即使实际上只有一次真正的删除操作, 下面重现一下

稍微修改一下代码:

再次请求

再看看控制台

虽然只有一个真正删除掉token, 但由于没有对删除结果进行校验, 所以还是有并发问题, 因此, 必须校验

九、总结

其实思路很简单, 就是每次请求保证唯一性, 从而保证幂等性, 通过拦截器+注解, 就不用每次请求都写重复代码, 其实也可以利用spring aop实现。

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每日一问

今日问题：

（留言说说你的答案吧，明日推文公布答案）

昨日答案：C

这道应该怎么解析呢？直接在脑海里模拟吧，不然就找一张草稿红画一画，能很快得出答案。这道题中被拼合的图形还可以翻转，其实这类拼合类的图形推理题，个人感觉大多数都规定被拼合的图形只能上下左右平移，不能有其它行为。

（昨日问题可在昨日推文的文末查看）

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