API 设计 — 如何设计稳定可预测的 API (谈幂等性)？
2024年10月17日
在之前的文章 API 设计 — 好的 API 设计有什么特点？ 中，我们讨论了好的 API 有什么特点，其中有提到两点是我们认为需要更多版面来谈的，分别是可相容性与可预测性。之所以说这两点特别重要，是因为当没有处理好，会导致后续很多问题。
在这篇文章中，我们会针对「可预测性」来讨论。（完整内容收录在 E+ 成长计划当中。）
可预测性：让 API 稳定可预测
在前后端的世界中，因为沟通不会随时都是稳定的，例如客户端的装置可能出问题、网路可能中间突然断掉一小段时间，所以在前后端用 API 沟通时，不能只考虑正常的情境 (俗称 happy path)，而是要进一步去考虑出特别的问题时该怎么处理 (俗称 edge case)。当能够去处理各类极端状况，API 与整个系统将能够更稳定。
举例来说，当今天你用一个电子信箱产品，在编写完草稿后，按下储存按钮，不管按一次，还是按十次，都是执行储存当下的状态，不会因为你按了十次，中间网路不稳，就存成十份不同的草稿。如果真的是这样的话，使用者体验会不太好。
又或者今天假如使用者在电商网站结帐时，中间网路有一度不稳，使用者等了一下看页面没反应，以为自己没按成功，所以多按了一次结帐，这时不会要让使用者付两次款。如果变得要付两次款，那肯定没有使用者会想用这个电商的产品。
要能够做到稳定，幂等 (idempotent) 是很关键的要点。所谓的幂等性，是指 API 的呼叫或者操作，不论做多少次，都会是相同的结果；或者换个角度说要做到不论请求几次，API 都不会产生副作用。当能够做到幂等性，就能够确保在重试时，不论重试几次，都能确保只有执行一次，这样能避免当遇到各类状况，导致的不必要重复。
事实上，过去业界就有因为没有处理好 API 幂等，导致造成重大事故的案例。
具体来说，先前 Uber 支付组的工程经理 Gergely Orosz 就曾公开分享，当年 Uber Eats 在印度有个重大事故，是某段时间内，绑定印度最大支付商之一 Paytm 的使用者，即使 Paytm 帐户没有余额，也可以无限地在 Uber Eats 上下单。
Gergely 在分享中谈到，会出现这个事故，是当年 Paytm 的 API 做了改动。在改动前，Paytm 的 API 一直是维持幂等的，所以 Uber 的支付团队在串接时，就预设 API 是幂等的，没有多做处理。
然而 Paytm 在那次看似无害的改动中，没有维持 API 的幂等性，这造成的问题是，当 Uber 呼叫 Paytm 的 API 时，第一次因为使用者的余额不足所以回传原本预期的错误，但这时如果使用者再下一次单，Paytm 会回传另一种错误讯息。
两次回传不同的错误讯息，看似很无害，但是偏偏因为第二种错误讯息原本 Uber 团队不知道，所以没处理，因此在 Uber 端就让这种下单通过。而当使用者发现没余额时，只要按两次就变得能下单成功，当时印度各大学迅速传开，让 Uber Eats 在短时间被大量下免费的单，而这造成的商业损失非常可观。
如何让 API 有幂等性?
相信看完上面的故事，读者们已经意识到幂等性的重要。如果 Paytm 的 API 在遇到余额不足，是稳定回传 Uber 端可以处理的错误讯息。
这时下个问题会是如何让 API 有幂等性?
以 RESTful API 来说，有些请求相对不用担心幂等性问题。举例来说，GET 请求就是，因为假如某个资料存在伺服器，不论请求几次，资料没变的状况下，就会都拿到一样的资料。
PUT 也是，因为 PUT 是一次修改整个资源，假如有多个请求送来，就以最后送到的请求即可。同样地 DELETE 删除某个资源后，就没有该资源，多发几个过来的结果都是该资源被删除，所以也是幂等。
然而，我们很常用的 POST 请求会是相对需要特别处理的。就像电商下订单时的支付，通常会是用 POST 请求。而最常见的幂等处理方式会是加上幂等钥 (idempotent key)。所谓的幂等钥，是一个独特的 id，让伺服器端知道这个请求已经被处理过了。
所以如果有网路中断，或者使用者快速连击，当同一个请求带着相同的幂等钥，伺服器端就知道不用再处理该请求。在系统设计中，遇到追问如何在分散式系统中，避免请求被重复处理，幂等钥是最基本一定要想到的解法。
举例来说，全球支付 API 龙头之一的 Stripe，在 API 设计中，就有幂等钥的栏位：
具体来说，假如要呼叫 CreatePayment 的 API，客户端可以先产生一组幂等钥 (例如用 uuid 来产生)，这时如果使用者重复点击，因为带着的是同一组幂等钥，所以伺服器端知道已经处理过，就不会重新处理这个支付请求。
先前 Stripe 有一篇《Designing robust and predictable APIs with idempotency》技术文，深入浅出地谈了如何透过幂等钥来提高 API 可预测性，非常推荐一读。
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