ASP.NET Core使用filter和redis实现接口防重

背景

日常开发中，经常需要对一些响应不是很快的关键业务接口增加防重功能，即短时间内收到的多个相同的请求，只处理一个，其余不处理，避免产生脏数据。这和幂等性（idempotency）稍微有点区别，幂等性要求的是对重复请求有相同的效果和结果，通常需要在接口内部执行业务操作前检查状态；而防重可以认为是一个业务无关的通用功能，在ASP.NET Core中我们可以借助Filter和redis实现。

关于Filter

Filter的由来可以追溯到ASP.NET MVC中的ActionFilter和ASP.NET Web API中的ActionFilterAttribute。ASP.NET Core将这些不同类型的Filter统一为一种类型，称为Filter，以简化API和提高灵活性。ASP.NET Core中Filter可以用于实现例如身份验证、日志记录、异常处理、性能监控等各种功能。

通过使用Filter，我们可以在请求处理管道的特定阶段之前或者之后运行自定义代码，达到AOP的效果。

编码实现

防重组件的思路很简单，将第一次请求的某些参数作为标识符存入redis中，并设置过期时间，下次请求过来，先检查redis相同的请求是否已被处理；
作为一个通用组件，我们需要能让使用者自定义作为标识符的字段以及过期时间，下面开始实现。

PreventDuplicateRequestsActionFilter

public class PreventDuplicateRequestsActionFilter : IAsyncActionFilter
    {
        public string[] FactorNames { get; set; }
        public TimeSpan? AbsoluteExpirationRelativeToNow { get; set; }

        private readonly IDatabase _database;
        private readonly ILogger<PreventDuplicateRequestsActionFilter> _logger;

        public PreventDuplicateRequestsActionFilter(IConnectionMultiplexer redis, ILogger<PreventDuplicateRequestsActionFilter> logger)
        {
            _database = redis.GetDatabase();
            _logger = logger;
        }

        public async Task OnActionExecutionAsync(ActionExecutingContext context, ActionExecutionDelegate next)
        {
            var factorValues = new string?[FactorNames.Length];

            var isFromBody =
                context.ActionDescriptor.Parameters.Any(r => r.BindingInfo?.BindingSource == BindingSource.Body);
            if (isFromBody)
            {
                var parameterValue = context.ActionArguments.FirstOrDefault().Value;
                factorValues = FactorNames.Select(name =>
                    parameterValue?.GetType().GetProperty(name)?.GetValue(parameterValue)?.ToString()).ToArray();
            }
            else
            {
                for (var index = 0; index < FactorNames.Length; index++)
                {
                    if (context.ActionArguments.TryGetValue(FactorNames[index], out var factorValue))
                    {
                        factorValues[index] = factorValue?.ToString();
                    }
                }
            }

            if (factorValues.All(string.IsNullOrEmpty))
            {
                _logger.LogWarning("Please config FactorNames.");

                await next();
                return;
            }

            var idempotentKey = $"{context.HttpContext.Request.Path.Value}:{string.Join("-", factorValues)}";
            var success = await _database.StringSetAsync(idempotentKey, DateTimeOffset.UtcNow.ToString(), AbsoluteExpirationRelativeToNow, When.NotExists);
            if (success)
            {
                await next();
            }
            else
            {
                _logger.LogWarning("Received duplicate request({}), short-circuiting...", idempotentKey);
                context.Result = new AcceptedResult();
            }
        }
    }

注意这里直接使用StringSetAsync方法并设置When.NotExists选项，这是为了避免高并发情况下数据不一致，When对应的是redis命令里SET里的NX选项 -- 只有key不存在的时候才会设置。

PreventDuplicateRequestsActionFilter里，我们首先通过反射从 ActionArguments拿到指定参数字段的值，由于从request body取值略有不同，我们需要分开处理；接下来开始拼接key并检查redis，如果key已经存在，我们需要短路请求，这里直接返回的是 Accepted (202)而不是Conflict (409)或者其它错误状态，是为了避免上游已经调用失败而继续重试。

PreventDuplicateRequestsAttribute

防重组件的全部逻辑在PreventDuplicateRequestsActionFilter中已经实现，由于它需要注入 IDistributedCache和ILogger对象，我们使用IFilterFactory实现一个自定义属性，方便使用。

[AttributeUsage(AttributeTargets.Method)]
public class PreventDuplicateRequestsAttribute : Attribute, IFilterFactory
{
    private readonly string[] _factorNames;
    private readonly int _expiredMinutes;

    public PreventDuplicateRequestsAttribute(int expiredMinutes, params string[] factorNames)
    {
        _expiredMinutes = expiredMinutes;
        _factorNames = factorNames;
    }

    public IFilterMetadata CreateInstance(IServiceProvider serviceProvider)
    {
        var filter = serviceProvider.GetService<PreventDuplicateRequestsActionFilter>();
        filter.FactorNames = _factorNames;
        filter.AbsoluteExpirationRelativeToNow = TimeSpan.FromMinutes(_expiredMinutes);
        return filter;
    }
    public bool IsReusable => false;
}

注册

使用StackExchange.Redis操作redis；注册PreventDuplicateRequestsActionFilter，PreventDuplicateRequestsAttribute无需注册。

var multiplexer = ConnectionMultiplexer.Connect("localhost");
builder.Services.AddSingleton<IConnectionMultiplexer>(multiplexer);
builder.Services.AddScoped<PreventDuplicateRequestsActionFilter>();

使用

假设我们有一个接口CancelOrder，我们指定入参中的OrderId和Reason为因子。

namespace PreventDuplicateRequestDemo.Controllers
{
    [Route("api/[controller]")]
    [ApiController]
    public class OrderController : ControllerBase
    {
        [HttpPost(nameof(CancelOrder))]
        [PreventDuplicateRequests(5, "OrderId", "Reason")]
        public async Task<IActionResult> CancelOrder([FromBody] CancelOrderRequest request)
        {
            await Task.Delay(1000);
            return new OkResult();
        }
    }

    public class CancelOrderRequest
    {
        public Guid OrderId { get; set; }
        public string Reason { get; set; }
    }
}

启动程序，多次调用api，除第一次调用成功，其余请求皆被短路

查看redis，已有记录

参考链接

https://learn.microsoft.com/en-us/aspnet/core/mvc/controllers/filters?view=aspnetcore-7.0
https://learn.microsoft.com/en-us/aspnet/core/performance/caching/distributed?view=aspnetcore-7.0