对资金类服务幂等设计与测试的思考

之前写过一篇《系统设计的幂等性》科普文章。

幂等性原本是数学上的概念，用在接口上就可以理解为：同一个接口，多次发出同一个请求，必须保证操作只执行一次。调用接口发生异常并且重复尝试时，总是会造成系统所无法承受的损失，所以必须阻止这种现象的发生。

对于本文讨论的资金类服务类，如果幂等设计不合理，则会出现一笔交易重复打款的情况，这就出现了资损。

01/为什么会产生接口幂等性问题？

其实可以分两类：

一类是受不可抗且非常规操作导致的重复请求，例如网络波动引起的重复请求；用户重复操作,用户在操作时候可能会无意触发多次下单交易，甚至没有响应而有意触发多次交易应用。

另一类则是请求失败需要重复发起请求的场景，例如用户请求受理成功，需要异步通过定时任务重复执行的情况。

02/如何保证接口幂等性？

幂等的核心是确保唯一性。常规的方法有：

唯一索引：在数据库中建立唯一索引，用作幂等键，可以防止插入重复的数据。

状态机约束：在设计单据相关的业务，或者是任务相关的业务，肯定会涉及到状态机(状态变更图)，就是业务单据上面有个状态，状态在不同的情况下会发生变更，一般情况下存在有限状态机，这时候，如果状态机已经处于下一个状态，这时候来了一个上一个状态的变更，理论上是不能够变更的，这样的话，保证了有限状态机的幂等。

Token机制：其实本质和唯一索引类似。

摆了这么多，下面引出本文讨论的重点：资金类服务如何做幂等设计与测试。

当然回答问题前，还是要聊一下创作来源，这个话题的来源同样来源于对线上问题的思考。下面我娓娓道来。

03/问题背景

退款服务的场景如下：第一次请求：如果用户首次请求应用B失败，则应用A落失败的单据A-1，状态=FAIL；应用B则落受理成功的单据B-1，状态=INIT。初次请求报文如下：

{
"requestId": String,
"amount":Moeny,
"refundDetialList":[
refundDetial-1,
refundDetial-2
]
}

第二次幂等请求：后台重试发起幂等请求应用B失败，则应用A落失败的单据A-2，状态=FAIL；应用B则不对单据B-1做更新，状态=INIT。此时请求报文如下：

{
"requestId": String,
"amount":Moeny,
"refundDetialList":[
refundDetial-1,
refundDetial-2
]
}

第三次幂等请求：后台重试发起发起幂等请求应用B成功，则应用A落成功的单据A-3，状态=SUCCESS；应用B更新单据B-1状态=SUCCESS。（但是应用A与应用B之间的核对不一致。）

但是此时应用A调用应用B的请求报文里refundDetialList的size数量已经包含了A-1、A-2的单据（其实这时候报文是错误的）。

此时请求报文如下：

{
"requestId": String,
"amount":Moeny,
"refundDetialList":[
refundDetial-1,
refundDetial-2,
refundDetial-3,
refundDetial-4
]
}

应用A和B针对幂等请求的处理逻辑：

应用A：幂等字段为requestId，同时校验amount的一致性。捞起DB里根据requestId+status=FAIL关联到的refundDetial组装对应用B调用的报文。

应用B：幂等字段为requestId，同时校验amount的一致性。捞起DB里根据requestId关联到refundDetial组装报文对下游发起调用。

背景应该描述清楚了，那么下面分析一下问题：

1. 应用A为什么组装报文错误？原因：如果幂等重试在2次以上，组装请求报文由于DB里已经有两条FAIL出现重复组装refundDetialList的情况，导致传给下游错误的报文信息。

2. 应用B面对错误的报文，为什么能处理成功？原因：应用B会将首次请求失败的数据落DB，幂等请求时候，如果requestId不变，且amount不变，则会捞起首次请求落DB的refundDetial，组装对下游的请求报文，因此不会报错。

分析问题与原因后，乍一看感觉应用A和B都有问题，应用A组装refundDetialList的逻辑错误，忽略了2次幂等以上的场景，如果出现这种场景，则组装refundDetialList时候最起码要getFirst()才行。

应用B没有感知到应用A的错误报文，最起码应该拦截到，而不是向下调用才行。

当然，本文的目的不是争个谁对谁错，而是讨论针对这种资金类服务应该如何设计幂等？

04/幂等检验的范围有哪些？

资金类服务的特点就是很容易发生资损。因此在设计幂等逻辑的时候，需要分析请求报文中哪些字段需要严格“幂等”（就是重复请求中哪些字段需要严格保持一致）。

如上文说到的服务，是以requestId作为幂等字段，且对amount做了金额一致性校验，通过后才能继续向下调用。那么refundDetialList是否应该纳入幂等校验的范畴之内的，我觉得这个需要By业务分析，单纯从平台角度无法给出特定的结论。因为平台要提供的是通用能力，理论上是不吃业务的，但是如果针对业务诉求强，那就需要做业务定制的处理逻辑，这显然违背平台设计的初衷。但有时候确实是这样，平台建设没法完全脱离业务。