“幂等”是一个数学与计算机学概念。

1、数学领域的幂等

在数学领域,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,setTrue()函数就是一个幂等函数,无论多次执行,其结果都是一样的。

更复杂的操作幂等保证是利用唯一交易号(流水号)实现。

2、编程领域的幂等

在编程领域,幂等的含义是:在同一个系统,使用同样的条件,一次请求和重复的多次请求对系统资源的影响是一致的。

HTTP GET方法用于获取资源,一次请求和多次请求获取的资源都是相同的,所以是幂等的。比如:GET http://www.bank.com/account/123456,不会改变资源的状态,不论调用一次还是N次结果都一样。

除了包含“多次操作,结果相同”的意思以外,幂等还侧重于强调“操作的副作用”。如上所述,

HTTP GET强调的是一次和N次具有相同的副作用,而不是每次GET的结果相同。GET http://www.news.com/latest-news 这个HTTP请求可能会每次得到不同的结果,但它本身并没有产生任何副作用,因而是满足幂等性的。

总之,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结果或者副作用相同。

3、HTTP的幂等性

HTTP/1.1中对幂等性的定义是:一次和多次请求某一个资源对于资源本身应该具有同样的结果(网络超时等问题除外)。也就是说,其任意多次执行对资源本身所产生的影响均与一次执行的影响相同。

Methods can also have the property of “idempotence” in that (aside from error or expiration issues) the side-effects of N > 0 identical requests is the same as for a single request.

这里需要关注几个重点:

幂等不仅仅只是一次(或多次)请求对资源没有副作用(比如查询数据库操作,没有增删改,因此没有对数据库有任何影响)。

幂等还包括第一次请求的时候对资源产生了副作用,但是以后的多次请求都不会再对资源产生副作用。

幂等关注的是以后的多次请求是否对资源产生的副作用,而不关注结果。

网络超时等问题,不是幂等的讨论范围。

幂等性是系统服务对外一种承诺(而不是实现),承诺只要调用接口成功,外部多次调用对系统的影响是一致的。声明为幂等的服务会认为外部调用失败是常态,并且失败之后必然会有重试。

4、什么情况下需要幂等

业务开发中,经常会遇到重复提交的情况,无论是由于网络问题无法收到请求结果而重新发起请求,或是前端的操作抖动而造成重复提交情况。 在交易系统,支付系统这种重复提交造成的问题有尤其明显,比如:用户在APP上连续点击了多次提交订单,后台应该只产生一个订单;向支付宝发起支付请求,由于网络问题或系统BUG重发,支付宝应该只扣一次钱。

很显然,声明幂等的服务认为,外部调用者会存在多次调用的情况,为了防止外部多次调用对系统数据状态的发生多次改变,将服务设计成幂等。

5、幂等与防重的认知差别

在上面例子中,用户遇到的问题只是重复提交的情况,和服务幂等的初衷是不同的。重复提交是在第一次请求已经成功的情况下,人为的进行多次操作,导致不满足幂等要求的服务多次改变状态。而幂等性更多出现的情况是:第一次请求不知道结果(比如超时等)或者失败的异常情况下,发起多次请求,目的是多次确认第一次请求成功,却不会因多次请求而出现多次的状态变化。