接口幂等解决方案——防重Token令牌

郎家岭伯爵 2023年03月22日 1,304次浏览

前言

针对客户端连续点击或者调用方的超时重试等情况，例如提交订单，此种操作就可以用 Token 的机制实现防止重复提交。

简单的说就是调用方在调用接口的时候先向后端请求一个全局 ID（Token），请求的时候携带这个全局 ID 一起请求（Token 最好将其放到 Headers 中），后端需要对这个 Token 作为 Key，用户信息作为 Value 到 Redis 中进行键值内容校验，如果 Key 存在且 Value 匹配就执行删除命令，然后正常执行后面的业务逻辑。如果不存在对应的 Key 或 Value 不匹配就返回重复执行的错误信息，这样来保证幂等操作。

实现

pom.xml

在 pom.xml 中引入 Redis 依赖：

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.apache.commons</groupId>
    <artifactId>commons-pool2</artifactId>
</dependency>

application.yaml

在 application 配置文件中配置连接 Redis 的参数：

spring:
  application:
    name: 郎家岭伯爵
  redis:
    ssl: false
    host: 127.0.0.1
    port: 6379
    database: 0
    timeout: 1000
    password:
    lettuce:
      pool:
        max-active: 100
        max-wait: -1
        min-idle: 0
        max-idle: 20

创建与验证Token工具类

创建用于操作 Token 相关的 Service 类，里面存在 Token 创建与验证方法，其中：

Token 创建方法：使用 UUID 工具创建 Token 串，设置以 "idempotent_token:" + "Token串" 作为 Key，以用户信息当成 Value，将信息存入 Redis 中。
Token 验证方法：接收 Token 串参数，加上 Key 前缀形成 Key，再传入 Value 值，执行 Lua 表达式（Lua 表达式能保证命令执行的原子性）进行查找对应 Key 与删除操作。执行完成后验证命令的返回结果，如果结果不为空且非0，则验证成功，否则失败。

package com.langjialing.helloworld.service;

import java.util.Arrays;
import java.util.UUID;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.data.redis.core.StringRedisTemplate;
import org.springframework.data.redis.core.script.DefaultRedisScript;
import org.springframework.data.redis.core.script.RedisScript;
import org.springframework.stereotype.Service;

/**
 * @author 郎家岭伯爵
 * @time 2023/3/22 14:15
 */

@Slf4j
@Service
public class TokenUtilService {

    @Autowired
    private StringRedisTemplate redisTemplate;

    /**
     * 存入 Redis 的 Token 键的前缀
     */
    private static final String IDEMPOTENT_TOKEN_PREFIX = "idempotent_token:";

    /**
     * 创建 Token 存入 Redis，并返回该 Token
     *
     * @param value 用于辅助验证的 value 值
     * @return 生成的 Token 串
     */
    public String generateToken(String value) {
        // 实例化生成 ID 工具对象
        String token = UUID.randomUUID().toString();
        // 设置存入 Redis 的 Key
        String key = IDEMPOTENT_TOKEN_PREFIX + token;
        // 存储 Token 到 Redis，且设置过期时间为5分钟
        redisTemplate.opsForValue().set(key, value, 5, TimeUnit.MINUTES);
        // 返回 Token
        return token;
    }

    /**
     * 验证 Token 正确性
     *
     * @param token token 字符串
     * @param value value 存储在Redis中的辅助验证信息
     * @return 验证结果
     */
    public boolean validToken(String token, String value) {
        // 设置 Lua 脚本，其中 KEYS[1] 是 key，KEYS[2] 是 value
        String script = "if redis.call('get', KEYS[1]) == KEYS[2] then return redis.call('del', KEYS[1]) else return 0 end";
        RedisScript<Long> redisScript = new DefaultRedisScript<>(script, Long.class);
        // 根据 Key 前缀拼接 Key
        String key = IDEMPOTENT_TOKEN_PREFIX + token;
        // 执行 Lua 脚本
        Long result = redisTemplate.execute(redisScript, Arrays.asList(key, value));
        // 根据返回结果判断是否成功成功匹配并删除 Redis 键值对，若果结果不为空和0，则验证通过
        if (result != null && result != 0L) {
            log.info("验证 token={},key={},value={} 成功", token, key, value);
            return true;
        }
        log.info("验证 token={},key={},value={} 失败", token, key, value);
        return false;
    }

}

创建测试的Controller类

创建用于测试的 Controller 类，里面有获取 Token 与测试接口幂等性的接口，内容如下：

package com.langjialing.helloworld.controller;

import com.langjialing.helloworld.service.TokenUtilService;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.*;

/**
 * @author 郎家岭伯爵
 * @time 2023/3/22 14:17
 */

@Slf4j
@RestController
public class TokenController {

    @Autowired
    private TokenUtilService tokenService;

    /**
     * 获取 Token 接口
     *
     * @return Token 串
     */
    @GetMapping("/token")
    public String getToken(@RequestParam String userId) {
        // 获取 Token 字符串，并返回
        return tokenService.generateToken(userId);
    }

    /**
     * 接口幂等性测试接口
     *
     * @param token 幂等 Token 串
     * @return 执行结果
     */
    @PostMapping("/test")
    public String test(@RequestHeader(value = "token") String token, @RequestParam String userId) {
        // 根据 Token 和与用户相关的信息到 Redis 验证是否存在对应的信息
        boolean result = tokenService.validToken(token, userId);
        // 根据验证结果响应不同信息
        return result ? "正常调用" : "重复调用或无效的userId";
    }

}

POSTMAN测试

调用 /token" 接口，创建指定用户的 Token 值：

调用 /test" 接口，通过验证 Headers 里的 Token 值是否仍存在 Redis 中（如存在则为第一次调用接口，业务代码正常执行；如不存在则为重复调用，拦截执行）：

第一次调用：

重复调用：

总结

本文通过 Token 令牌的方案来解决接口幂等性问题。

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