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简单且高效的6种防止数据重复提交的方法,学到了真的太香了

静鸡鸡的JC 2021-09-30 阅读 78

有位朋友,某天突然问磊哥:在 Java 中,防止重复提交最简单的方案是什么

这句话中包含了两个关键信息,第一:防止重复提交;第二:最简单

于是磊哥问他,是单机环境还是分布式环境?

得到的反馈是单机环境,那就简单了,于是磊哥就开始装*了。

话不多说,我们先来复现这个问题。

模拟用户场景

根据朋友的反馈,大致的场景是这样的,如下图所示:

简化的模拟代码如下(基于 Spring Boot):


于是磊哥就想到:通过前、后端分别拦截的方式来解决数据重复提交的问题。

前端拦截

前端拦截是指通过 HTML 页面来拦截重复请求,比如在用户点击完“提交”按钮后,我们可以把按钮设置为不可用或者隐藏状态。

执行效果如下图所示:

前端拦截的实现代码:

但前端拦截有一个致命的问题,如果是懂行的程序员或非法用户可以直接绕过前端页面,通过模拟请求来重复提交请求,比如充值了 100 元,重复提交了 10 次变成了 1000 元(瞬间发现了一个致富的好办法)。

所以除了前端拦截一部分正常的误操作之外,后端的拦截也是必不可少。

后端拦截

后端拦截的实现思路是在方法执行之前,先判断此业务是否已经执行过,如果执行过则不再执行,否则就正常执行。

我们将请求的业务 ID 存储在内存中,并且通过添加互斥锁来保证多线程下的程序执行安全,大体实现思路如下图所示:

然而,将数据存储在内存中,最简单的方法就是使用 HashMap 存储,或者是使用 Guava Cache 也是同样的效果,但很显然 HashMap 可以更快的实现功能,所以我们先来实现一个HashMap 的防重(防止重复)版本。

1.基础版——HashMap

实现效果如下图所示:

存在的问题:此实现方式有一个致命的问题,因为 HashMap 是无限增长的,因此它会占用越来越多的内存,并且随着 HashMap 数量的增加查找的速度也会降低,所以我们需要实现一个可以自动“清除”过期数据的实现方案。

2.优化版——固定大小的数组

此版本解决了 HashMap 无限增长的问题,它使用数组加下标计数器(reqCacheCounter)的方式,实现了固定数组的循环存储。

当数组存储到最后一位时,将数组的存储下标设置 0,再从头开始存储数据,实现代码如下:

3.扩展版——双重检测锁(DCL)

上一种实现方法将判断和添加业务,都放入 synchronized 中进行加锁操作,这样显然性能不是很高,于是我们可以使用单例中著名的 DCL(Double Checked Locking,双重检测锁)来优化代码的执行效率,实现代码如下:

注意:DCL 适用于重复提交频繁比较高的业务场景,对于相反的业务场景下 DCL 并不适用。

4.完善版——LRUMap

上面的代码基本已经实现了重复数据的拦截,但显然不够简洁和优雅,比如下标计数器的声明和业务处理等,但值得庆幸的是 Apache 为我们提供了一个 commons-collections 的框架,里面有一个非常好用的数据结构 LRUMap 可以保存指定数量的固定的数据,并且它会按照 LRU 算法,帮你清除最不常用的数据。

小贴士:LRU 是 Least Recently Used 的缩写,即最近最少使用,是一种常用的数据淘汰算法,选择最近最久未使用的数据予以淘汰。

首先,我们先来添加 Apache commons collections 的引用:

实现代码如下:

使用了 LRUMap 之后,代码显然简洁了很多。

5.最终版——封装

以上都是方法级别的实现方案,然而在实际的业务中,我们可能有很多的方法都需要防重,那么接下来我们就来封装一个公共的方法,以供所有类使用:

调用代码如下:

小贴士:一般情况下代码写到这里就结束了,但想要更简洁也是可以实现的,你可以通过自定义注解,将业务代码写到注解中,需要调用的方法只需要写一行注解就可以防止数据重复提交了,老铁们可以自行尝试一下(需要磊哥撸一篇的,评论区留言 666)。

扩展知识——LRUMap 实现原理分析

既然 LRUMap 如此强大,我们就来看看它是如何实现的。

LRUMap 的本质是持有头结点的环回双链表结构,它的存储结构如下:

AbstractLinkedMap.LinkEntryentry;

当调用查询方法时,会将使用的元素放在双链表 header 的前一个位置,源码如下:

如果新增元素时,容量满了就会移除 header 的后一个元素,添加源码如下:

判断容量的源码:

容量未满就直接添加数据:

如果容量满了,就调用 reuseMapping 方法使用 LRU 算法对数据进行清除。

综合来说:LRUMap 的本质是持有头结点的环回双链表结构,当使用元素时,就将该元素放在双链表 header 的前一个位置,在新增元素时,如果容量满了就会移除 header 的后一个元素

总结

本文讲了防止数据重复提交的 6 种方法,首先是前端的拦截,通过隐藏和设置按钮的不可用来屏蔽正常操作下的重复提交。但为了避免非正常渠道的重复提交,我们又实现了 5 个版本的后端拦截:HashMap 版、固定数组版、双重检测锁的数组版、LRUMap 版和 LRUMap 的封装版。

特殊说明:本文所有的内容仅适用于单机环境下的重复数据拦截,如果是分布式环境需要配合数据库或 Redis 来实现。

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