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如何可靠的对接微信、支付宝条码支付
场景
餐厅提供了网络点餐服务，用户通过微信能很方便的进行点餐并支付，享受餐厅提供的各种餐饮服务。其中可靠的支付服务是其中的核心环节之一，如果支付出了问题，对餐厅或用户都是一个损失，甚至会引起纠纷。如何避免发生这样的问题或者是把发生这样问题的概率降到最低，那就需要结合业务特点和使用场景来仔细分析隐藏的问题。
下面以微信支付中的2种支付场景来解析一下对接过程中遇到的问题以及如何解决
条码支付
对于支付宝和微信的条码支付，都是没有支付成功回调的。这点必须注意，那么基于这个特点，服务器对接了条码支付，就需要考虑到如何可靠的获得支付结果，避免支付单边产生。
下面来举例几种做法，一一来说明各种问题
假设wechat.scanPay() 一次就能确定支付结果，不考虑返回用户正在支付中的场景，后面会提供方案
做法1
同步请求
public order scanPay()throws PayException{
try{
beginTransaction
order = createOrder
result = wechat.scanPay
order.makeSuccess
commit
}
catch(Exception e){
rollback
throw new PayException("pay fail")
}
return order
}
问题解析
- 到微信的请求在自身数据库的事务过程中，会增加事务操作时间，微信支付并没有想象中的稳定。
- 当微信支付请求成功，执行数据库代码时会发生异常，有可能是代码bug，也有可能是数据库操作和提交事务都会发生，如果遇到数据库问题，整个事务不会提交，直接回滚，因此刚刚创建的订单就无法与微信支付对应上，对于接下来的交易也会被中断。网上好多人给出的解决方案是把代码进行try catch包起来，一旦遇到异常，catch然后记录日志等其他补救操作。如果这样做了，也许你一辈子也不会遇到问题，但是问题仍然存在：如果catch块的代码由于网络等其他问题也出错了，那职能靠人工去找数据了，代码不能保证一定能执行到catch块，例如：断电、机器重启、进程被干掉等。
- 对于数据库事务都会设定最长超时，如果微信请求过程较长，有可能造成事务超时，无法提交。情况与上面描述就类似了
改进后的做法2
同步请求
public order scanPay()throws PayException{
try{
beginTransaction
order = createOrder
order.makePaying
commit
}
catch(Exception e){
rollback
throw new PayException("pay fail")
}
try{
result = wechat.scanPay
if (result == fail) {
.....
}
.......
}
catch(Exception e){
order.makeFail
throw new PayException("pay fail")
}
try{
beginTransaction
order.makePaySuccess
commit
}
catch(Exception e){
rollback
throw new PayException("pay fail")
}
return order
}
比做法1进步了，至少事务中不会有微信支付请求
- 创建订单成功后请求微信支付失败，请求微信支付成功后更新订单状态失败。以上2个情况都无法让代码继续运行，try catch 微信支付异常，然后做处理，照样解决不了问题。
如果是同步的请求方式，这个问题也能解决，但是解决的方式不太漂亮会影响用户体验。最好的方式就是采用消息队列进行异步的处理
改造支付为异步请求
请求分为多个阶段，其中MQ表示的是消息队列。
我们对消息队列的要求是不能丢失消息，保证至少发送消息一次。只要不删除消息，消息就会被再次发送。
MQ的可靠性不再本文范围之内，请自行Google 可靠消息队列
//创建订单，然后返回给调用者
public order createOrder(){
order = createOrder
return order
}
//调用者发起支付请求，由于异步操作，不会返回任何结果
public void reqeustScanPay(orderId,amount,code){
mqclient.sendMessage(order);
}
//调用者轮询支付结果
public void checkOrder(orderId,firstQueryTime) throws PayException{
currentTime = System.currentTime
if (currentTime > firstQueryTime + 2min) {
//轮询2分钟还没有获得结果，终止轮询，订单等待支付服务自动处理
}
order = getOrderbyId(orderId)
if (order == null) {
throw new PayException("order not exist")
}
if (order.isPaying) {
//如果是支付中结束本次查询
}
else if (order.isPaySuccess) {
//支付成功....
//终止轮询
}
else if (order.isPayFail) {
//支付失败....
//终止轮询
}
}
发送的支付消息开始异步消费
消息会处理以下几个方法:
//当接收到请求扫码支付时调用。扫码返回结果可能有多种，需要一一判断，根据不同条件来决定继续查询或者是撤销支付或支付成功、失败
public void processScanPay(message){
try{
result = wechat.scanPay
if (result == userpaying) {
send query memsage into MQ 延迟3s接收消息
delete message
return
}
else if (result == error){
send cancel message into MQ
delete message
return
}
else if (result == duplicate pay){
send paySuccess message into MQ
delete message
return
}
else if (result == paySuccess){
send paySuccess message into MQ
delete message
return
}
//其他情况不举例了，根据实际情况来发送查询或者撤销消息
}
catch(Exception e){
send query memsage into MQ 延迟3s接收消息
delete message
}
}
//当支付结果不明确或状态为支付中、用户正在输入密码时调用。微信支付有可能不会立刻返回支付结果，例如用户需要输入密码等情况，就需要多次查询才可以获得结果，但是查询也需要有限制，例如2分钟如果超过，就强制撤销支付，这样就不会造成支付单边
public void processQueryPay(message){
orderId = message.orderId
firstTime = message.firstTime
currentTime = time.currentTime
if (currentTime - firstTime > 2min) {
send cancel message into MO
delete message
return
}
result = wechat.query(orderId)
if (result == userpaying) {
//用户还在输入密码，或者微信正在跟银行交互
send query memsage into MQ 延迟3s接收消息
delete message
return
}
else if (result == paySuccess) {
//支付成功是最终结果
send success message into MQ
delete message
return
}
else if (result == payFail) {
//支付失败，是最终结果
send fail message into MQ
delete message
return
}
else if (result == unknown) {
//微信系统异常经常遇到，因此对未知结果进行再次查询处理
send query memsage into MQ 延迟3s接收消息
delete message
return
}
else if (result == orderNotExist) {
//为什么订单会不存在，刚才明明发起了支付？原因就是发起支付后，如果timeout，请求有可能没有被微信处理或者根本没有接受到请求
send cancel message into MO
delete message
return
}
//其他情况不举例了
}
//接收到支付结果时调用
public void processPay(paySuccess){
if (paySuccess) {
beginTransaction
lock order
order.makePaySuccess
commit
}
else{
beginTransaction
lock order
order.makePayFail
commit
}
delete message
}
//撤销支付，直到撤销成功才删除消息，否则有可能出现支付单边
public void processCancel(){
orderId=message.orderId
wechat.cancel(orderId)
delete message
}
方案说明
- 在创建订单阶段，如果订单创建失败，前端直接会返回错误给用户，提示支付失败，不影响资金变动
- 在创建订单阶段，如果请求超时，同样可以当做失败来处理。但是这个超时的请求会带来2种 可能性：第一种：请求收到了，但无法在指定时间内响应，订单会创建成功或者创建失败。第二种，请求没有收到，订单也没有创建成功。
- 在请求支付阶段，请求失败，表示发送消息失败。不影响资金变动
- 在请求支付阶段，请求成功，表示发送消息成功。消息发送成功，只要你代码没有bug，消息一定会正常收到，然后进行支付处理
- 在请求支付阶段，如果请求超时，也会有2种可能。第一种：请求收到了，无法在指定时间相应，消息发送成功。第二种：请求收到了，发送消息失败。都没有关系，客户端只要继续轮询支付结果就可以。
- 轮询支付结果阶段，任何的超时，都忽略，只要重复轮询就可以，除非获得明确的响应结果。当然也不可能无限制的轮询，可以在指定之间范围之内，通常我们是在1-2分钟之内。如果超过这个时间还没有获得准确的支付结果，那就可以直接请求撤销本次支付
- 轮询支付结果阶段，还会出现的一种状况就是客户端crash崩溃退出，无法继续刚才的轮询。因此，支付的任何情况都不能把可靠性交给客户端来保证。需要服务端来保证支付的最终结果
- 服务端其实也存在一个轮询，但是这个轮询不是foreach。试想一下，如果是foreach等待结果，那一次请求的时间就不可控了，当支付并发量大了之后，服务器就无法接收新的请求了。因此通过消息队列来实现轮询，这样每次都是非常短时间的数据处理，然后发送一个continue的消息，接收后再次进行后面的处理。这样的好处就是每次请求都是短时间，不会阻塞服务器的其他请求
- 任何网络请求都有可能超时，超时后必须查询才可能获得结果，但是也不一定会立刻获得结果，必须进行多次查询，因此还是通过消息队列来实现foreach的循环调用
- 为什么要延迟3s接收消息，当用户需要输入密码时，间隔3s，基本时间就足够了，如果间隔太小，查询过多也没有意义，此时间可以根据实际情况调整
会出现的问题
微信扫码支付超时，然后发起查询，返回结果告知订单不存在，当时考虑订单不存在就不处理了，但实际上，过了一会订单支付成功。因为在查询的时候，支付的请求还没到达，之后支付的请求也到达了。因此在这个场景下，对于不存在的订单也必须进行一次撤销操作。这时，撤销的功能就非常重要了，它能最彻底的防止支付单边。
微信如何设计的撤销
先看一个错误的设计
public void cancelOrder(orderId)throw CancelException{
beginTransaction
order = db.getOrderId(orderId)
if (order == null) {
throw CancelException("order not exist")
}
order.makeCancel
commit
}
当扫码支付的请求没有到达时，如果使用上面的撤销我们得到的结果只能是订单不存在，并没有把订单进行撤销。但是支付请求有可能是在撤销请求之后到达，这时支付就会成功，这与我们期待的结果是不一样，我们希望用户的支付是无效的。
正确的设计
//根据订单号进行支付撤销，不管订单是否存在，只要不是关闭或者失败状态，都可以进行撤销
public void cancelOrder(orderId)throws CancelException{
beginTransaction
order = db.getOrderId(orderId)
if (order != null) {
if (order.isPayFail) {
throw new CancelException("order is fail");
}
else if (order.isClosed) {
throw new CancelException("order is fail");
}
.......
order.makeCancel//把钱退回
}
makeCancelByOrderId(orderId)
commit
}
那么 makeCancelByOrderId(orderId) 里面做了什么呢，这里大致的表结构如下
table:tb_order_cancel{
orderId varchar(50), //orderId是唯一索引或主键
createTime bigint
}
//记录了被撤销的订单号
public void makeCancelByOrderId(orderId){
try{
insert into tb_order_cancel value(orderId,createTime);
}catch(DuplicateKeyException ignore){
//ignore exception
}
}
支付请求到达时，会先判断是否订单号已经被撤销，如果被撤销，就不再进行支付
public order scanPay(orderId,amount) throws PayException{
cancelOrder = select from tb_order_cancel
if (cancelOrder != null) {
//说明被撤销了，不应该完成支付
throw new PayException("order was canceled")
}
do pay ......
}
不管是支付还是撤销请求，谁先到达，最终都会被撤销，并把钱退回用户微信
以上的方法基本能覆盖了条码支付的所有问题。这个只是其中的一部分，还有退款、撤销业务其实只要按照以上的思路来做，就没什么问题了。
开发完成后，需要模拟各种网络情况和返回结果进行测试。这个测试条件比较复杂，只能一个个模拟。
针对于支付这里，我开发了一套基于aop的动态模拟功能，提供给测试人员。测试人员通过界面输入各种条件，就能模拟对应的问题进行测试。目前这个代码还在改进，暂时不会开放出来。
总结
- MQ是基础的保障设施，如果没有它，啥也干不了。当然我们可以用定时任务来替代，不过这个方案在数据和并发少的时候还行，一旦大了，那就不好办了。
- 经过网络的请求，timeout必须要考虑。timeout会产生2个结果，一个是对方收到了，一个是对方没有收到
- 如果要做到无单边，就一定要配合查询、撤销操作。你也可以等定时自动对账来找出差错，这个没问，但是如果能及时退钱，就避免了用户和商户的纠纷。以前我们的系统就是没有及时退回，用户经常投诉，无奈只能及时人工解决。自从方案换了之后，基本上一旦遇到问题1分钟之内，都会把钱及时退回，不用人工操作。
- 一定要考虑到任何事情都是有可能发生，但是需要坚信2个前提：消息队列是可靠的，数据库事务提交后持久化是可靠的。如果不考虑全面，我只能告诉你，当你遇到支付宝和微信bug N个小时的时候，你就知道人工搞数据是多么惨了
- 支付中的订单允许再次发起支付
下一篇，我会讲一下如果可靠的对接微信网页支付，网页支付的例子我会增加组合支付的部分，扫码支付这里的组合支付这次先忽略掉。
如何可靠的对接微信、支付宝条码支付
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