什么是幂等操作？

Question

什么是幂等操作？

language-agnosticdefinitionidempotent

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什么是幂等操作？

- Will

1

请查看关于最新幂等操作引发的事件（2022年）的故事：https://threadreaderapp.com/thread/1502947315279187979.html - Qiulang

18个回答

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幂等操作可以重复任意次，结果与仅执行一次相同。在算术中，将数字加零是幂等的。

在“RESTful”网络服务上下文中经常谈论幂等性。REST试图最大限度地利用HTTP让程序访问Web内容，并通常与基于SOAP的网络服务形成对比，后者只是在HTTP请求和响应中隧道远程过程调用样式服务。

REST将Web应用程序组织成“资源”（例如Twitter用户或Flickr图像），然后使用POST、PUT、GET和DELETE这些HTTP动词来创建、更新、读取和删除这些资源。

幂等性在REST中扮演着重要角色。如果您获取REST资源的表示形式（例如从Flickr获取jpeg图像），并且操作失败，您可以重复进行多次GET，直到操作成功。对于Web服务而言，获取图像的次数并不重要。同样地，如果您使用RESTful Web服务更新Twitter帐户信息，则可以将新信息作为PUT提交多次，直到得到Web服务的确认为止。把它PUT一千次与PUT一次相同。同样，删除REST资源一千次与删除一次相同。因此，幂等性使得构建一个对通信错误具有弹性的Web服务变得更加容易。

进一步阅读：RESTful Web Services，作者是Richardson和Ruby（幂等性在第103-104页上讨论），以及Roy Fielding的关于REST的博士论文。Fielding是HTTP 1.1，RFC-2616的作者之一，该文档在第9.1.2节中讨论了幂等性。

- Jim Ferrans

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"idempotence"这个词非常具有歧义性，因为它听起来很夸张，而且有足够多的字符可以通过长单词检查。如果Benjamin Peirce选择了一个更简单的词，今天我们甚至不会有这个问题。 - Pacerier

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如何理解这句话：“同样地，对一个 REST 资源进行一千次 DELETE 操作和进行一次操作是一样的”？如果资源已经被删除，你就无法再次删除它。 - Green

3

@Green 但是你第一次不要删除它，而是发送一个删除请求。重要的是，你可以随意发送多个删除请求。 - Caleth

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@JimFerrans 我明白了。我原以为PUT可以被重新发送而不用担心，而POST则不能是因为HTTP本身的某些功能相关原因。现在看来，我们只需要遵守HTTP标准，行为完全取决于服务器的实现方式。 - mangusta

1

在算术中，将零加到一个数字上是幂等的。这是一个糟糕的例子，因为添加零不会改变任何东西。幂等意味着它（可能）会改变事物，但以相同的方式应用一次或多次。上面进一步给出的abs()函数是一个更好的例子。 - dret

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无论您调用该操作多少次，结果都将相同。

- Robert

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我听说过 "幂等" 的定义可以是以下一种或两种：1）对于给定的输入，它将始终返回相同的输出。 2）不产生任何副作用。我的问题是，如果一个函数符合 #1，但不符合 #2，因为它会产生与计算无关的副作用（例如将请求记录到数据存储器中），那么它仍被认为是幂等吗？ - Keith Bennett

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执行一个操作后的结果必须包含系统的状态。如果该操作具有一些累积性副作用，则该操作不是幂等的；但是，如果该副作用无论操作被调用多少次都会使系统保持相同的状态，则该操作可能是幂等的。 - Robert

9

简短明了的回答是我喜欢的那种回答。不确定为什么我不断地需要查找这个术语，它就是无法留在我脑海中的一个词。 - Prancer

1

@KeithBennett，第二个定义是错误的。“无副作用”并不意味着幂等。幂等函数可能会有副作用。例如MySQL的truncate和delete。 - Pacerier

1

如果数据库中有一个行计数器，用于检查请求输入与数据库状态的数据完整性，那么这个行计数器是否需要考虑在幂等性定义中？该行计数器将针对每个请求增加，但不作为结果的一部分返回。 - swcraft

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幂等性意味着应用一次或多次操作具有相同的效果。

例子：

乘以零。无论你做了多少次，结果都是零。
设置布尔标志。无论你做了多少次，标志都会保持设置状态。
使用给定 ID 从数据库中删除行。如果您再试一次，则该行仍然不存在。

对于纯函数（没有副作用的函数），幂等性意味着对于所有 x 的值，f(x) = f(f(x)) = f(f(f(x))) = f(f(f(f(x)))) = ......

对于带有副作用的函数，幂等性还意味着在第一次应用后不会导致任何其他副作用。如果您喜欢，您可以将世界的状态视为函数的另一个“隐藏”参数。

请注意，在存在并发操作的情况下，您可能会发现您认为是幂等的操作不再是幂等的（例如，另一个线程可能会取消设置布尔标志的值）。基本上，每当您拥有并发和可变状态时，您都需要更加仔细地思考幂等性。

幂等性通常是构建强大系统的有用属性。例如，如果存在从第三方接收重复消息的风险，则将消息处理程序作为幂等操作是有帮助的，以便消息效果仅发生一次。

- mikera

1

如果对于纯函数而言 f(x) = f(f(x))，那么你的意思是 f(x){return x+1;} 不是一个纯函数吗？因为 f(x) != f(f(x))：f(1) 的结果为 2 而 f(2) 的结果为 3。 - Pacerier

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@Pacerier，@mikera的意思是说纯且幂等意味着 f(x) = f(f(x))。但正如@GregHewgill所提到的，为了使这个定义有意义，您必须将 x 视为一个对象，将 f 视为一种操作，该操作会改变对象的状态（即：f 的输出是一个已经改变的 x）。 - Justin J Stark

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理解幂等操作的一个很好的例子可能是使用遥控钥匙锁定汽车。

log(Car.state) // unlocked

Remote.lock();
log(Car.state) // locked

Remote.lock();
Remote.lock();
Remote.lock();
log(Car.state) // locked

lock 是幂等操作。即使每次运行 lock 都带有一些副作用，比如闪烁，但无论运行多少次，车辆仍然处于相同的已锁定状态。

- IVN

2

一个好的想法是将其与一些遥控器进行对比，这些遥控器不是有两个按钮 lock() 和 unlock()，而是只有一个按钮 toggleLock()。在这种情况下，点击该按钮不是幂等的 - 每次单击都会更改状态，交替在“解锁”和“锁定”之间。 - Stobor

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幂等操作是指，无论您调用它多少次，只要传入相同的参数，它都会以相同的状态产生结果。

- Caleb Huitt - cjhuitt

1

听起来一点也不合乎逻辑。https://dev59.com/vXNA5IYBdhLWcg3wIqPr#-r_mnYgBc1ULPQZFzAfl - Green

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我认为你可能混淆了“幂等”和“确定性”。 - Suncat2000

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幂等操作是一种可多次应用而不会改变结果的操作、动作或请求，即系统状态在最初应用后不会发生改变。

示例（Web 应用程序上下文）:

幂等: 进行多个相同请求具有与进行单个请求相同的效果。例如，电子邮件消息系统中的一条消息被打开并在数据库中标记为“已打开”。可以多次打开该消息，但此重复操作只会导致该消息处于“已打开”状态。这是一种幂等操作。第一次使用与资源（系统状态）不匹配的信息向资源进行PUT更新时，系统状态会随着资源的更新而更改。如果多次使用相同的信息向资源进行PUT更新，则每次PUT中更新的信息将与系统中已有的信息相匹配，并且不会对系统状态进行任何更改。重复PUT的操作是幂等的：第一次PUT可能会改变系统状态，后续的PUT不应该再改变系统状态。

非幂等: 如果一个操作总是导致状态改变，比如反复向用户POST相同的消息，导致每次都会发送并存储新消息到数据库中，那么我们称该操作是非幂等的。

零副作用: 如果一个操作没有任何副作用，比如在 Web 页面上纯粹显示信息而不更改数据库（换句话说，您只是读取数据库），我们称该操作为零副作用。所有 GET 操作都应该是零副作用的。

在谈论系统状态时，我们显然会忽略类似日志记录和诊断等无害且不可避免的影响。

- nmit026

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我想举一个真实的用例来展示幂等性。在JavaScript中，假设您正在定义一堆模型类（如MVC模型）。通常情况下，这是通过以下方式实现的，其功能等效于以下基本示例：

function model(name) {
  function Model() {
    this.name = name;
  }

  return Model;
}

您可以按照以下方式定义新类：

var User = model('user');
var Article = model('article');

但是如果您试图通过代码中的其他地方使用model('user')获取User类，则会失败：

var User = model('user');
// ... then somewhere else in the code (in a different scope)
var User = model('user');

这两个User构造函数是不同的。也就是说，

model('user') !== model('user');

为了使其具有幂等性，您只需添加某种缓存机制，例如：

要使其幂等，只需添加某种缓存机制，如下所示：

var collection = {};

function model(name) {
  if (collection[name])
    return collection[name];

  function Model() {
    this.name = name;
  }

  collection[name] = Model;
  return Model;
}

通过添加缓存，每次您执行model('user')时都会得到相同的对象，因此具有幂等性。因此：

model('user') === model('user');

- Lance

1

这个答案似乎不正确。幂等性是关于调用一个你期望通过输入参数改变一些状态的操作，如果你再次使用相同参数调用该操作，则对状态没有进一步影响。但在你的示例中，在甚至使用缓存之前，如果我们两次调用model('user')，那么这已经是幂等的，没有状态的改变，只是创建并返回一个新的不同于之前调用的对象给调用者（而不是存储）。您正在描述一个对象身份工厂模式，确保跨调用返回“相同”的对象，这很有用，但并未解释幂等性。 - Ash

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非常详细和技术性的答案。只需添加一个简单的定义。

幂等 = 可重新运行

例如，Create 操作本身如果执行多次，则不能保证不出现错误。但是，如果存在 CreateOrUpdate 操作，则说明它具有可重新运行性（幂等性）。

- Manish Basantani

5

这是一个具有欺骗性的定义。可重新运行性并不能保证幂等性。一个操作可以是可重新运行的，但每次运行时都可能向结果添加额外效果，因此它就不是幂等的。 - Saeed Mohtasham

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幂等操作：如果多次执行，没有副作用的操作。

例子：从数据资源中检索值并打印的操作。

非幂等操作：如果多次执行会造成一些伤害的操作。(因为它们会改变某些值或状态)

例子：从银行账户中取款的操作。

- Mahmoud Abou-Eita

6

“实际上这是错误的答案！对于幂等操作而言，声称其“没有副作用”是不正确的。对于非幂等操作而言，声称其“会造成一些伤害”也是一个令人困惑的回答。” - Saeed Mohtasham

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可以查看英文原文，
原文链接

- Greg Hewgill · Accepted Answer

在计算机领域中，幂等操作是指当使用相同的输入参数再次调用该操作时，不会产生任何附加效果。例如，从一个集合中删除一个元素可以被认为是该集合上的幂等操作。

在数学中，幂等操作是指 f(f(x)) = f(x) 的操作。例如，abs() 函数是幂等的，因为对于所有的 x，abs(abs(x)) = abs(x)。

这些稍有不同的定义可以通过考虑数学定义中的 x 表示对象状态、f 是可能改变该对象的操作来加以协调。例如，考虑Python 中的 set 类及其 discard 方法。 discard 方法从集合中删除一个元素，如果元素不存在，则不执行任何操作。因此，

my_set.discard(x)

执行相同操作两次的效果与执行一次相同操作完全相同：

my_set.discard(x)
my_set.discard(x)

幂等操作常用于网络协议的设计中，其中执行操作的请求保证至少发生一次，但可能会发生多次。如果操作是幂等的，则执行两次或多次操作不会造成任何伤害。

有关更多信息，请参见维基百科上的幂等性文章。

^{上面的答案先前包含了一些不正确和误导性的例子。在2014年4月之前写下的评论是指较旧版本。}