面試官：大家項目中是怎麼作防重複提交的？
面試經歷
記得剛畢業的時候，有一次去參加面試。html
上來面試官問我：「大家項目中是怎麼作防重複提交的？」前端
一開始聽到這個問題是蒙圈的，支支吾吾半天沒回答出來。java
而後面試官直接來一道算法題，喜聞樂見地面試失敗。mysql
多年過去，雖然不多接觸到控臺應用，可是近期對於防止重複提交卻有了一點本身的心得。nginx
在這裏分享給你們，但願你工做或者面試中遇到相似的問題時，對你有所幫助。git
本文將從如下幾個方面展開：github
（1）重複提交產生的緣由面試
（2）什麼是冪等性redis
（3）針對重複提交，先後端的解決方案算法
（4）若是實現一個防重複提交工具
產生緣由
因爲重複點擊或者網絡重發
eg:
點擊提交按鈕兩次;
點擊刷新按鈕;
使用瀏覽器後退按鈕重複以前的操做，致使重複提交表單;
使用瀏覽器歷史記錄重複提交表單;
瀏覽器重複的HTTP請求;
nginx重發等狀況;
分佈式RPC的try重發等;
主要有 2 個部分：
（1）前端用戶操做
（2）網絡請求可能存在重試
固然也不排除一些用戶的惡意操做。
java 表單避免重複提交
問題
就是同一份信息，重複的提交給服務器。
場景
- 點擊F5刷新頁面: 當用戶點擊submit將已經寫好的表單數據提交到服務器時，能夠在瀏覽器的url看到地址和參數的變化,但由於網速等問題，用戶當前頁面並未刷新，或者點擊刷新頁面，形成表單重複提交。
- 重複點擊提交按鈕: 由於網絡問題，未能及時跳轉顯示內容，部分用戶可能會出於心急重複提交提交按鈕，形成屢次提交內容到服務器。
- 前進後退操做 :有些用戶在進行某些工做操做時，可能出於須要或者某種狀況，進行後退操做，瀏覽剛纔填入的信息，在進行後退和前進的操做可能也會形成表單數據重複提交到服務器。
- 使用瀏覽器歷史記錄重複訪問: 某些用戶可能會出於好奇，利用瀏覽器的歷史記錄功能重複訪問提交頁面，一樣會形成表單重複提交問題。
解決思路
前端
方案一：禁用按鈕提交
設置標誌位，提交以後禁止按鈕。像一些短信驗證碼的按鈕通常都會加一個前端的按鈕禁用，畢竟發短信是須要鈔票滴~
ps: 之前寫前端就用過這種方式。
- 優勢
簡單。基本能夠防止重複點擊提交按鈕形成的重複提交問題。
- 缺陷
前進後退操做，或者F5刷新頁面等問題並不能獲得解決。
最重要的一點，前端的代碼只能防止不懂js的用戶，若是碰到懂得js的編程人員，那js方法就沒用了。
方案二：設置HTTP報頭
設置HTTP報頭，控制表單緩存，使得所控制的表單不緩存信息，這樣用戶就沒法經過重複點擊按鈕去重複提交表單。
<meta http-equiv="Cache-Control" content="no-cache, must-revalidate">
可是這樣作也有侷限性，用戶在提交頁面點擊刷新也會形成表單的重複提交。
方案三：經過 PRG 設計模式
用來防止F5刷新重複提交表單。
PRG模式經過響應頁面Header返回HTTP狀態碼進行頁面跳轉替代響應頁面跳轉過程。
具體過程以下:
客戶端用POST方法請求服務器端數據變動，服務器對客戶端發來的請求進行處理重定向到另外一個結果頁面上，客戶端全部對頁面的顯示請求都用get方法告知服務器端，這樣作，後退再前進或刷新的行爲都發出的是get請求，不會對server產生任何數據更改的影響。
這種方法實現起來相對比較簡單，但此方法也不能防止全部狀況。例如用戶屢次點擊提交按鈕;惡意用戶避開客戶端預防屢次提交手段，進行重複提交請求;
下面談一談後端的防止重複提交。
後端
冪等性
若是是註冊或存入數據庫的操做，能夠經過在數據庫中字段設立惟一標識來解決，這樣在進行數據庫插入操做時，由於每次插入的數據都相同，數據庫會拒絕寫入。
這樣也避免了向數據庫中寫入垃圾數據的狀況，同時也解決了表單重複提交問題。
可是這種方法在業務邏輯上感受是說不過去的，原本該有的邏輯，卻由於數據庫該有的設計隱藏了。
並且這種方法也有必定的功能侷限性，只適用於某系特定的插入操做。
- 實現方式
這種操做，都須要有一個惟一標識。數據庫中作惟一索引約束，重複插入直接報錯。
- 缺點
有很大的約束性。
通常都是最後的一道防線，當請求走到數據庫層的時候，通常已經消耗了較多的資源。
session 方法
Java 使用Token令牌防止表單重複提交的步驟：
- 在服務器端生成一個惟一的隨機標識號，專業術語稱爲Token(令牌)，同時在當前用戶的Session域中保存這個Token。
- 將Token發送到客戶端的Form表單中，在Form表單中使用隱藏域來存儲這個Token，表單提交的時候連同這個Token一塊兒提交到服務器端。
- 在服務器端判斷客戶端提交上來的Token與服務器端生成的Token是否一致，若是不一致，那就是重複提交了，此時服務器端就能夠不處理重複提交的表單。若是相同則處理表單提交，處理完後清除當前用戶的Session域中存儲的標識號。
下面的場景將拒絕處理用戶提交的表單請求
- 存儲Session域中的Token(令牌)與表單提交的Token(令牌)不一樣。
- 當前用戶的Session中不存在Token(令牌)。
這裏的 session 按照單機和分佈式，可使用 redis/mysql 等解決分佈式的問題。
這種方法算是比較經典的解決方案，可是須要先後端的配合。
下面來介紹經過加鎖的方式，實現純後臺修改的實現。
爲何要設置一個隱藏域？
這個問題我一開始沒想明白，我認爲，進入頁面的時候設置一個session而且再token設值，添加的時候把這個值刪掉。而後這樣咱們再按F5的時候就沒辦法重複提交了（由於這個時候判斷session爲空）。我以爲這樣就ok了，設置hidden域感受沒任何須要。
然而簡直是圖樣圖森破，對於通常用戶這樣固然是能夠的。
可是對於惡意用戶呢？假如惡意用戶開兩個瀏覽器窗口(同一瀏覽器的窗口共用一個session)這樣窗口1提交完，系統刪掉session，窗口1停留着，他打開第二個窗口進入這個頁面，系統又爲他們添加了一個session，這個時候窗口1按下F5，那麼直接重複提交！
因此，咱們必須得用hidden隱藏一個uuid的token，而且在後臺比較它是否與session中的值一致，只有這樣才能保證F5是不可能被重複提交的！
直接加鎖
爲了不短期的重複提交，直接使用加鎖的方式。
優勢：不須要前端配合修改，純後端。
缺點：沒法像 token 方法，準確的限定爲單次。只能限制固定時間內的操做一次。
我的理解：前端的方式依然是防君子不防小人。直接經過限制固定時間內沒法操做，來限制重複提交。
這個時間不能太長，也不能過短，通常建議爲 10S 左右，根據本身的真實業務調整。
鎖也是一樣的道理，token 其實也能夠理解爲一種特殊的鎖。
鎖一樣能夠分爲單機鎖+分佈式的鎖。
我的理解
先後端結合，前端減輕後端的壓力，同時提高用戶體驗。
後端作最後的把關，避免惡意用戶操做，確保數據的正確性。
如何設計防重複提交框架
總體思路
session 方式和加鎖的方式，兩者其實是能夠統一的。
此處作一個抽象：
（1）獲取鎖
（2）釋放鎖
session 流程 + 前端
session 的獲取 token 讓用戶本身處理，好比打開頁面，放在隱藏域。實際上這是一個釋放鎖的過程。
當操做的時候，只有 token 信息和後臺一致，才認爲是獲取到了鎖。用完這個鎖就一直被鎖住了，須要從新獲取 token，才能釋放鎖。
全部的 session 都應該有 token 的失效時間，避免累計一堆無用的髒數據。
純後端
- 獲取鎖
當請求的時候，直接根據 user_id（或者其餘標識）+請求信息（自定義）=惟一的 key
而後把這個 key 存儲在 cache 中。
若是是本地 map，能夠本身實現 key 的清空。
或者藉助 guava 的 key 過時，redis 的自動過時，乃至數據庫的過時均可以。
原理是相似的，就是限制必定時間內，沒法重複操做。
- 釋放鎖
固定時間後，key 被清空後就釋放了鎖。
註解定義
只有一個針對鎖的獲取：
- acquire
- tryAcquire
傳入信息。
至於鎖的釋放，則交給實現者本身實現。
屬性
- 鎖的獲取策略 = 內存 RAM
內存 ConcurrentHashMP
Guava
Encache
redis
mysql
...
能夠基於 session，或者基於鎖，
此處實現基於鎖。
- 鎖的過時時間 = 5min
不管基於什麼方式，這個值都須要。
只不過基於 session 的交給實現者處理，此處只是爲了統一屬性。
基於字節碼的實現
測試案例
maven 引入
<dependency>
<group>com.github.houbb</group>
<artifact>resubmit-core</artifact>
<version>0.0.3</version>
</dependency>
服務類編寫
指定 5s 內禁止重複提交。
@Resubmit(ttl = 5)
public void queryInfo(final String id) {
System.out.println("query info: " + id);
}
測試代碼
相同的參數 5s 內直接提交2次，就會報錯。
@Test(expected = ResubmitException.class)
public void errorTest() {
UserService service = ResubmitProxy.getProxy(new UserService());
service.queryInfo("1");
service.queryInfo("1");
}
核心實現
定義註解
- Resubmit.java
首先，咱們定義一個註解。
import com.github.houbb.resubmit.api.support.ICache;
import com.github.houbb.resubmit.api.support.IKeyGenerator;
import com.github.houbb.resubmit.api.support.ITokenGenerator;
import java.lang.annotation.*;
/**
* @author binbin.hou
* @since 0.0.1
*/
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target(ElementType.METHOD)
@Documented
public @interface Resubmit {
/**
* 緩存實現策略
* @return 實現
* @since 0.0.1
*/
Class<? extends ICache> cache() default ICache.class;
/**
* key 生成策略
* @return 生成策略
* @since 0.0.1
*/
Class<? extends IKeyGenerator> keyGenerator() default IKeyGenerator.class;
/**
* 密匙生成策略
* @return 生成策略
* @since 0.0.1
*/
Class<? extends ITokenGenerator> tokenGenerator() default ITokenGenerator.class;
/**
* 存活時間
*
* 單位：秒
* @return 時間
* @since 0.0.1
*/
int ttl() default 60;
}
緩存接口實現
總體流程：
緩存接口，用於存放對應的請求信息。
每次請求，將 token+method+params 做爲惟一的 key 存入，再次請求時判斷是否存在。
若是已經存在，則認爲是重複提交。
可自行拓展爲基於 redis/mysql 等，解決分佈式架構的數據共享問題。
存儲信息的清理：
採用定時任務，每秒鐘進行清理。
public class ConcurrentHashMapCache implements ICache {
/**
* 日誌信息
* @since 0.0.1
*/
private static final Log LOG = LogFactory.getLog(ConcurrentHashMapCache.class);
/**
* 存儲信息
* @since 0.0.1
*/
private static final ConcurrentHashMap<String, Long> MAP = new ConcurrentHashMap<>();
static {
Executors.newScheduledThreadPool(1)
.scheduleAtFixedRate(new CleanTask(), 1, 1,
TimeUnit.SECONDS);
}
/**
* 清理任務執行
* @since 0.0.1
*/
private static class CleanTask implements Runnable {
@Override
public void run() {
LOG.info("[Cache] 開始清理過時數據");
// 當前時間固定，不須要考慮刪除的耗時
// 畢竟最多相差 1s，可是和系統的時鐘交互是比刪除耗時多的。
long currentMills = System.currentTimeMillis();
for(Map.Entry<String, Long> entry : MAP.entrySet()) {
long live = entry.getValue();
if(currentMills >= live) {
final String key = entry.getKey();
MAP.remove(key);
LOG.info("[Cache] 移除 key: {}", key);
}
}
LOG.info("[Cache] 結束清理過時數據");
}
}
@Override
public void put(String key, int ttlSeconds) {
if(ttlSeconds <= 0) {
LOG.info("[Cache] ttl is less than 1, just ignore.");
return;
}
long time = System.currentTimeMillis();
long liveTo = time + ttlSeconds * 1000;
LOG.info("[Cache] put into cache, key: {}, live to: {}", key, liveTo);
MAP.putIfAbsent(key, liveTo);
}
@Override
public boolean contains(String key) {
boolean result = MAP.containsKey(key);
LOG.info("[Cache] contains key: {} result: {}", key, result);
return result;
}
}
代理實現
此處以 cglib 代理爲例
- CglibProxy.java
import com.github.houbb.resubmit.api.support.IResubmitProxy;
import com.github.houbb.resubmit.core.support.proxy.ResubmitProxy;
import net.sf.cglib.proxy.Enhancer;
import net.sf.cglib.proxy.MethodInterceptor;
import net.sf.cglib.proxy.MethodProxy;
import java.lang.reflect.Method;
/**
* CGLIB 代理類
* @author binbin.hou
* date 2019/3/7
* @since 0.0.2
*/
public class CglibProxy implements MethodInterceptor, IResubmitProxy {
/**
* 被代理的對象
*/
private final Object target;
public CglibProxy(Object target) {
this.target = target;
}
@Override
public Object intercept(Object o, Method method, Object[] objects, MethodProxy methodProxy) throws Throwable {
//1. 添加判斷
ResubmitProxy.resubmit(method, objects);
//2. 返回結果
return method.invoke(target, objects);
}
@Override
public Object proxy() {
Enhancer enhancer = new Enhancer();
//目標對象類
enhancer.setSuperclass(target.getClass());
enhancer.setCallback(this);
//經過字節碼技術建立目標對象類的子類實例做爲代理
return enhancer.create();
}
}
最核心的方法就是 ResubmitProxy.resubmit(method, objects);
實現以下：
/**
* 重複提交驗證
* @param method 方法
* @param args 入參
* @since 0.0.1
*/
public static void resubmit(final Method method,
final Object[] args) {
if(method.isAnnotationPresent(Resubmit.class)) {
Resubmit resubmit = method.getAnnotation(Resubmit.class);
// 構建入參
ResubmitBs.newInstance()
.cache(resubmit.cache())
.ttl(resubmit.ttl())
.keyGenerator(resubmit.keyGenerator())
.tokenGenerator(resubmit.tokenGenerator())
.method(method)
.params(args)
.resubmit();
}
}
這裏會根據用戶指定的註解配置，進行對應的防重複提交限制。
鑑於篇幅緣由，此處再也不展開。
完整的代碼，參見開源地址：
https://github.com/houbb/resubmit/tree/master/resubmit-core
spring aop 整合
spring 整合的必要性
spring 做爲 java 開發中基本必不可少的框架，爲咱們的平常開發提供了很大的便利性。
咱們一塊兒來看一下，當與 spring 整合以後，使用起來會變得多麼簡單呢？
spring 整合使用
maven 引入
<dependency>
<group>com.github.houbb</group>
<artifact>resubmit-spring</artifact>
<version>0.0.3</version>
</dependency>
服務類編寫
經過註解 @Resubmit 指定咱們防止重複提交的方法。
@Service
public class UserService {
@Resubmit(ttl = 5)
public void queryInfo(final String id) {
System.out.println("query info: " + id);
}
}
配置
主要指定 spring 的一些掃包配置，@EnableResubmit 註解啓用防止重複提交。
@ComponentScan("com.github.houbb.resubmit.test.service")
@EnableResubmit
@Configuration
public class SpringConfig {
}
測試代碼
@ContextConfiguration(classes = SpringConfig.class)
@RunWith(SpringJUnit4ClassRunner.class)
public class ResubmitSpringTest {
@Autowired
private UserService service;
@Test(expected = ResubmitException.class)
public void queryTest() {
service.queryInfo("1");
service.queryInfo("1");
}
}
核心實現
註解定義
import com.github.houbb.resubmit.spring.config.ResubmitAopConfig;
import org.springframework.context.annotation.EnableAspectJAutoProxy;
import org.springframework.context.annotation.Import;
import java.lang.annotation.*;
/**
* 啓用註解
* @author binbin.hou
* @since 0.0.2
*/
@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Import(ResubmitAopConfig.class)
@EnableAspectJAutoProxy
public @interface EnableResubmit {
}
其中 ResubmitAopConfig 的內容以下：
@Configuration
@ComponentScan(basePackages = "com.github.houbb.resubmit.spring")
public class ResubmitAopConfig {
}
主要是一些掃包信息。
aop 實現
這裏就是你們比較常見的 aop 切面實現。
咱們驗證方法有指定註解時，直接進行防止重複提交的驗證。
import com.github.houbb.aop.spring.util.SpringAopUtil;
import com.github.houbb.resubmit.api.annotation.Resubmit;
import com.github.houbb.resubmit.core.support.proxy.ResubmitProxy;
import org.aspectj.lang.ProceedingJoinPoint;
import org.aspectj.lang.annotation.Around;
import org.aspectj.lang.annotation.Aspect;
import org.aspectj.lang.annotation.Pointcut;
import org.springframework.stereotype.Component;
import java.lang.reflect.Method;
/**
* @author binbin.hou
* @since 0.0.2
*/
@Aspect
@Component
public class ResubmitAspect {
@Pointcut("@annotation(com.github.houbb.resubmit.api.annotation.Resubmit)")
public void resubmitPointcut() {
}
/**
* 執行核心方法
*
* 至關於 MethodInterceptor
* @param point 切點
* @return 結果
* @throws Throwable 異常信息
* @since 0.0.2
*/
@Around("resubmitPointcut()")
public Object around(ProceedingJoinPoint point) throws Throwable {
Method method = SpringAopUtil.getCurrentMethod(point);
if(method.isAnnotationPresent(Resubmit.class)) {
// 執行代理操做
Object[] args = point.getArgs();
ResubmitProxy.resubmit(method, args);
}
// 正常方法調用
return point.proceed();
}
}
spring-boot 整合
spring-boot-starter
看完了 spring 的使用，你是否以爲已經很簡單了呢？
實際上，整合 spring-boot 可讓咱們使用起來更加簡單。
直接引入 jar 包，就可使用。
這一切都要歸功於 spring-boot-starter 的特性。
測試案例
maven 引入
<dependency>
<groupId>com.github.houbb</groupId>
<artifactId>resubmit-springboot-starter</artifactId>
<version>0.0.3</version>
</dependency>
啓動入口
UserService.java 和 spring 整合中同樣，此處再也不贅述。
ResubmitApplication 類是一個標準的 spring-boot 啓動類。
@SpringBootApplication
public class ResubmitApplication {
public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(ResubmitApplication.class, args);
}
}
測試代碼
@ContextConfiguration(classes = ResubmitApplication.class)
@RunWith(SpringJUnit4ClassRunner.class)
public class ResubmitSpringBootStarterTest {
@Autowired
private UserService service;
@Test(expected = ResubmitException.class)
public void queryTest() {
service.queryInfo("1");
service.queryInfo("1");
}
}
怎麼樣，是否是很是的簡單？
下面咱們來一下核心實現。
核心實現
代碼
package com.github.houbb.resubmit.springboot.starter.config;
import com.github.houbb.resubmit.spring.annotation.EnableResubmit;
import org.springframework.boot.autoconfigure.condition.ConditionalOnClass;
import org.springframework.boot.context.properties.EnableConfigurationProperties;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
/**
* 防止重複提交自動配置
* @author binbin.hou
* @since 0.0.3
*/
@Configuration
@EnableConfigurationProperties(ResubmitProperties.class)
@ConditionalOnClass(EnableResubmit.class)
@EnableResubmit
public class ResubmitAutoConfig {
private final ResubmitProperties resubmitProperties;
public ResubmitAutoConfig(ResubmitProperties resubmitProperties) {
this.resubmitProperties = resubmitProperties;
}
}
配置
建立 resource/META-INFO/spring.factories 文件中，內容以下：
org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration=com.github.houbb.resubmit.springboot.starter.config.ResubmitAutoConfig
這樣 spring-boot 啓動時，就會基於 SPI 自動配置咱們的實現。
關於 spi，咱們後續有機會一塊兒深刻展開一下。
完整代碼地址：
https://github.com/houbb/resubmit/tree/master/resubmit-springboot-starter
小結
不管是工做仍是面試，當咱們遇到相似的問題時，都應該多想一點。
而不是簡單的回答基於 session 之類的，一聽就是從網上看來的。
問題是怎麼產生的？
有哪些方式能夠解決的？各有什麼利弊？
可否封裝爲工具，便於複用？
固然，這裏還涉及到冪等性，AOP，SPI 等知識點。
一道簡單的面試題，若是深挖，背後仍是有很多值得探討的東西。
願你有所收穫。
開源地址
爲了便於你們學習，該項目已經開源，歡迎 star~
https://github.com/houbb/resubmit
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