幂等性Idempotence

**幂等(idempotent /aɪ’dɛmpətənt/、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
.。

HTTP中的幂等性

从定义上看,HTTP方法的幂等性是指一次和多次请求某一个资源应该具有同样的副作用。说白了就是,同一个请求,发送一次和发送N次效果是一样的。

案例

常见的一个幂等性的案例就是从银行账户中取钱:withdraw(account_id, amount)函数。如果扣除成功返回true,账户余额减少amount;如果扣除失败则返回false,账户余额不变。

值得注意的是:和本地环境相比,我们不能轻易假设分布式环境的可靠性
一种典型的情况是withdraw请求已经被服务器端正确处理,但服务器端的返回结果由于网络等原因被掉丢了,导致客户端无法得知处理结果。如果是在网页上,一些不恰当的设计可能会使用户认为上一次操作失败了,然后刷新页面,这就导致了withdraw被调用两次,账户也被多扣了一次钱。

解决方案一是采用分布式事务,通过引入支持分布式事务的中间件来保证withdraw功能的事务性。分布式事务的优点是对于调用者很简单,复杂性都交给了中间件来管理。
缺点则是一方面架构太重量级,容易被绑在特定的中间件上,不利于异构系统的集成;另一方面分布式事务虽然能保证事务的ACID性质,而但却无法提供性能和可用性的保证。

另一种更轻量级的解决方案是幂等设计。我们可以通过一些技巧把withdraw变成幂等的,比如:

int create_ticket() 
bool idempotent_withdraw(ticket_id, account_id, amount)

create_ticket的语义是获取一个服务器端生成的唯一的处理号ticket_id,它将用于标识后续的操作。idempotent_withdraw和withdraw的区别在于关联了一个ticket_id,一个ticket_id表示的操作至多只会被处理一次,每次调用都将返回第一次调用时的处理结果。这样,idempotent_withdraw就符合幂等性了,客户端就可以放心地多次调用。

基于幂等性的解决方案中一个完整的取钱流程被分解成了两个步骤:

1.调用create_ticket()获取ticket_id;

2.调用idempotent_withdraw(ticket_id, account_id, amount)。
虽然create_ticket不是幂等的,但在这种设计下,它对系统状态的影响可以忽略,加上idempotent_withdraw是幂等的,所以任何一步由于网络等原因失败或超时,客户端都可以重试,直到获得结果。
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HTTP中的几个请求方法

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HTTP协议本身是一种面向资源应用层协议,但对HTTP协议的使用实际上存在着两种不同的方式:
一种是RESTful的,它把HTTP当成应用层协议,比较忠实地遵守了HTTP协议的各种规定;
另一种是SOA的,它并没有完全把HTTP当成应用层协议,而是把HTTP协议作为了传输层协议,然后在HTTP之上建立了自己的应用层协议。

本文所讨论的HTTP幂等性主要针对RESTful风格的,不过正如上一节所看到的那样,幂等性并不属于特定的协议,它是分布式系统的一种特性;所以,不论是SOA还是RESTful的Web API设计都应该考虑幂等性。

  1. HTTP GET方法用于获取资源,不应有副作用,所以是幂等的(幂等性指的是作用于结果而非资源本身,get每次都获取的是同一个资源的结果)。
  2. HTTP DELETE方法用于删除资源,有副作用,调用一次和多次对资源产生影响是相同的,它应该满足幂等性。
  3. POST所对应的URI并非创建的资源本身,而是资源的接收者。比如:POST http://www.forum.com/articles的语义是在http://www.forum.com/articles下创建一篇帖子,HTTP响应中应包含帖子的创建状态以及帖子的URI。两次相同的POST请求会在服务器端创建两份资源,它们具有不同的URI;所以,POST方法不具备幂等性
  4. PUT所对应的URI是要创建或更新的资源本身,他直接把实体部分的数据替换到服务器的资源,我们多次调用它,只会产生一次影响,但是有相同结果的 HTTP 方法,所以满足幂等性。比如:PUT http://www.forum/articles/4231的语义是创建或更新ID为4231的帖子。对同一URI进行多次PUT的副作用和一次PUT是相同的;因此,PUT方法具有幂等性。
  5. HTTP PATCH方法是非幂等的。HTTP PATCH方法只是更新部分资源,PATCH提供的实体则需要根据程序或其它协议的定义,解析后在服务器上执行,以此来修改服务器上的资源。换句话说,PATCH请求是会执行某个程序的,如果重复提交,程序可能执行多次,对服务器上的资源就可能造成额外的影响,这就可以解释它为什么是非幂等的了。

案例与请求方法结合

在介绍了几种操作的语义和幂等性之后,我们来看看如何通过Web API的形式实现前面所提到的取款功能。
很简单,用POST /tickets来实现create_ticket;用PUT /accounts/account_id/ticket_id&amount=xxx来实现idempotent_withdraw。

值得注意的是严格来讲amount参数不应该作为URI的一部分,真正的URI应该是/accounts/account_id/ticket_id,而amount应该放在请求的body中。

这种模式可以应用于很多场合,比如:论坛网站中防止意外的重复发帖。
资料:https://www.cnblogs.com/baizhanshi/p/6860061.html

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