RocketMQ第17篇：原理篇-消费幂等-Java充电社【公众号：Java充电社】

## 1、什么是消费幂等

当出现消费者对某条消息重复消费的情况时，重复消费的结果与消费一次的结果是相同的，并且多次消费并未对业务系统产生任何负面影响，那么这个消费过程就是消费幂等的。

> 幂等：若某操作执行多次与执行一次对系统产生的影响是相同的，则称该操作是幂等的。

在互联网应用中，尤其在网络不稳定的情况下，消息很有可能会出现重复发送或重复消费。如果重复的消息可能会影响业务处理，那么就应该对消息做幂等处理。

## 2、消息重复的场景分析

什么情况下可能会出现消息被重复消费呢？最常见的有以下三种情况：

### 2.1、发送时消息重复

当一条消息已被成功发送到Broker并完成持久化，此时出现了网络闪断，从而导致Broker对Producer应答失败。 如果此时Producer意识到消息发送失败并尝试再次发送消息，此时Broker中就可能会出现两条内容相同并且Message ID也相同的消息，那么后续Consumer就一定会消费两次该消息。

### 2.2、消费时消息重复

消息已投递到Consumer并完成业务处理，当Consumer给Broker反馈应答时网络闪断，Broker没有接收到消费成功响应。为了保证消息至少被消费一次的原则，Broker将在网络恢复后再次尝试投递之前已被处理过的消息。此时消费者就会收到与之前处理过的内容相同、Message ID也相同的消息。

### 2.3、Rebalance时消息重复

当Consumer Group中的Consumer数量发生变化时，或其订阅的Topic的Queue数量发生变化时，会触发Rebalance，此时Consumer可能会收到曾经被消费过的消息。

## 3、通用解决方案

### 3.1、两要素

幂等解决方案的设计中涉及到两项要素：幂等令牌，与唯一性处理。只要充分利用好这两要素，就可以
设计出好的幂等解决方案。
幂等令牌：是生产者和消费者两者中的既定协议，通常指具备唯⼀业务标识的字符串。例如，订
单号、流水号。一般由Producer随着消息一同发送来的。
唯一性处理：服务端通过采用⼀定的算法策略，保证同⼀个业务逻辑不会被重复执行成功多次。
例如，对同一笔订单的多次支付操作，只会成功一次。

### 3.2、解决方案

对于常见的系统，幂等性操作的通用性解决方案是：

1. 首先通过缓存去重。在缓存中如果已经存在了某幂等令牌，则说明本次操作是重复性操作；若缓存没有命中，则进入下一步。

2. 在唯一性处理之前，先在数据库中查询幂等令牌作为索引的数据是否存在。若存在，则说明本次操作为重复性操作；若不存在，则进入下一步。

3. 在同一事务中完成三项操作：唯一性处理后，将幂等令牌写入到缓存，并将幂等令牌作为唯一索
   引的数据写入到DB中。

> 第1步已经判断过是否是重复性操作了，为什么第2步还要再次判断？能够进入第2步，说明已经不是重复操作了，第2次判断是否重复？
   >
   > 当然不重复。一般缓存中的数据是具有有效期的。缓存中数据的有效期一旦过期，就是发生缓存穿透，使请求直接就到达了DBMS。

### 3.3、解决方案举例

以支付场景为例：

1. 当支付请求到达后，首先在Redis缓存中却获取key为支付流水号的缓存value。若value不空，则说明本次支付是重复操作，业务系统直接返回调用侧重复支付标识；若value为空，则进入下一步操作
2. 到DBMS中根据支付流水号查询是否存在相应实例。若存在，则说明本次支付是重复操作，业务系统直接返回调用侧重复支付标识；若不存在，则说明本次操作是首次操作，进入下一步完成唯一性处理
3. 在分布式事务中完成三项操作：
   - 完成支付任务
   - 将当前支付流水号作为key，任意字符串作为value，通过set(key, value, expireTime)将数据写入到Redis缓存
   - 将当前支付流水号作为主键，与其它相关数据共同写入到DBMS

## 4、消费幂等的实现

消费幂等的解决方案很简单：为消息指定不会重复的唯一标识。因为Message ID有可能出现重复的情况，所以真正安全的幂等处理，不建议以Message ID作为处理依据。最好的方式是以业务唯一标识作为幂等处理的关键依据，而业务的唯一标识可以通过消息Key设置。
以支付场景为例，可以将消息的Key设置为订单号，作为幂等处理的依据。具体代码示例如下：

```shell
Message message = new Message();
message.setKey("ORDERID_100");
SendResult sendResult = producer.send(message);
```

消费者收到消息时可以根据消息的Key即订单号来实现消费幂等：

```java
consumer.registerMessageListener(new MessageListenerConcurrently() {
    @Override
    public ConsumeConcurrentlyStatus consumeMessage(List<MessageExt>
                                                    msgs,
                                                    ConsumeConcurrentlyContext
                                                    context) {
        for(MessageExt msg:msgs){
            String key = msg.getKeys();
            // 根据业务唯一标识Key做幂等处理
            // ……
        } 
        return ConsumeConcurrentlyStatus.CONSUME_SUCCESS;
    }
});
```

>  RocketMQ能够保证消息不丢失，但不能保证消息不重复。

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