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主键生成

news 来源：原创 2024/5/16 13:32:04

　　早上时候想到ID生成这一回事，随便记下。

　　我们很多时候会用到数据库。而数据表中的记录基本上都是有主键的。读书的时候，最常见的主键生成方式，就是主键自增。例如：

`record_id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '记录ID，自增，全局唯一'

　　很多时候系统小，这个策略也是够用的了。然而当系统大了点，要考虑分布式，甚至数据库双写之类，这样的策略是不够的。

　　简单归纳一下，我把主键生成分为几种策略：

主键自增
单点管理ID
mac地址+时间戳+原子自增

主键自增

`record_id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '记录ID，自增，全局唯一'

　　这是相当常用，简单的方式。好处是交给数据库来处理了，研发人员减少了好多工作。最主要的缺点是数据恢复的情况下会主键冲突。举个例子，系统做了双机房，想做一个数据库的异地双向同步。那么当双方还没同步的情况下，可能录入了同样的ID。当然了，只是双机房的话还是可以用 increase by 的方式，把数据库自增步伐修改为奇偶。比如说机房1的主库是基数的ID，机房2的主库是偶数的ID。双向同步创建数据来说就没有冲突了。（双向同步还有好多问题的，并发下的update时序问题等这里不展开讨论）

单点管理ID

　　因为没有参与过实际的线上案例，这里简单说说。就是在一个地方专门管理ID。例如zookeeper、自己提供一个ID生成服务。然而这个ID生成服务是不依赖于数据库的。这样做的好处是可以做ID回收机制。然而实现起来相对麻烦点，而且多机房下也是要多套ID管理服务的。这样的方案并不常见。

mac地址+时间戳+原子自增

　　最后提及的这个方案还是比较常见的。在分布式的情况下，完全避免了id生成冲突的问题。而且实现成本不高。ID的唯一性由机器的唯一性（机器mac地址）+时间戳+原子自增来保证。最终生成一个long类型的数值，或者一个字符串。字符串的好处是可以可以增加一些特定标识在ID中。long类型的好处是ID排序。

一些代码片段：

    public static final String CLUSTER_APPID_KEY = "cluster.appid";
    private static final Charset utf8Charset = Charset.forName("utf-8");
    private static Pattern ptn = Pattern.compile("([0-9]{1})_([0-9]{1,2})");
    private static final AtomicInteger atomicId = new AtomicInteger(1);
    private static final int APP_ID_INC = 1000000;
    private static int appId = 101 * APP_ID_INC;

    static{
        //初始化appId,默认没有配置，为mac地址crc16计算值
        initAppId(null);
    }
    /*
     *根据配置的ID，做解析，配置示例：
     *appId=IdcId_HostId，
     *例如：appId=1_01,appId=1_02;appId=2_01,appId=2_02;
     * */
    public static void initAppId(String cfgAppId) {
        appId = parseAppId(cfgAppId);
        if (0 == appId) {
            appId = generateRandId();
        }
        Logger.warn("IdGenerator: APP-ID: %d", appId);
    }

    private static int parseAppId(String cfgAppId) {
        try {
            if (null == cfgAppId) {
                return 0;
            }

            Matcher matcher = ptn.matcher(cfgAppId);
            if (matcher.find()) {
                String idcId = matcher.group(1);
                int nIdcId = Integer.parseInt(idcId);
                String hostId = matcher.group(2);
                int nHostId = Integer.parseInt(hostId);
                int appId = nIdcId * 100 + nHostId;
                return appId * APP_ID_INC;
            }
        } catch (Exception e) {
            //ignore
        }
        return 0;
    }

    private static int generateRandId() {
        String mac = UUID.randomUUID().toString();
        try {
            String tmpMac = getMacAddress();
            if (null != tmpMac) {
                mac = tmpMac;
            }
        } catch (Exception e) {
            //ignore
        }
        int tmpRst = getChecksum(mac);
        if (tmpRst < 999 && tmpRst > 0) {
            return tmpRst * APP_ID_INC;
        }
        //大于999，取余数
        int mod = tmpRst % 999;
        if (mod == 0) {
            //不允许取0
            mod = 1;
        }
        return mod * APP_ID_INC;
    }

    private static String getMacAddress() throws Exception {
        Enumeration<NetworkInterface> ni = NetworkInterface.getNetworkInterfaces();
        while (ni.hasMoreElements()) {
            NetworkInterface netI = ni.nextElement();
            if (null == netI) {
                continue;
            }
            byte[] macBytes = netI.getHardwareAddress();
            if (netI.isUp() && !netI.isLoopback() && null != macBytes && macBytes.length == 6) {
                StringBuilder sb = new StringBuilder();
                for (int i = 0, nLen = macBytes.length; i < nLen; i++) {
                    byte b = macBytes[i];
                    //与11110000作按位与运算以便读取当前字节高4位  
                    sb.append(Integer.toHexString((b & 240) >> 4));
                    //与00001111作按位与运算以便读取当前字节低4位  
                    sb.append(Integer.toHexString(b & 15));
                    if (i < nLen - 1) {
                        sb.append("-");
                    }
                }
                return sb.toString().toUpperCase();
            }
        }
        return null;
    }

    /**
     * 获取对应的CRC16校验码
     * @param input 待校验的字符串
     * @return 返回对应的校验和
     */
    private static int getChecksum(String input) {
        if (null == input) {
            return 0;
        }
        byte[] data = input.getBytes(utf8Charset);
        CRC16 crc16 = new CRC16();
        for (byte b : data) {
            crc16.update(b);
        }
        return crc16.value;
    }

    /**
     * 获取随机数,加大随机数位数，是为了防止高并发，且单个并发中存在循环获取ID的场景
     * 如果您的应用并发有200以上，且每个并发中都存在循环调用获取ID的场景，可能会发生ID冲突
     * 对应的解决方法是：在循环逻辑中加入休眠1-5ms的逻辑
     * @return
     */
    private static int getRandNum() {
        int num = atomicId.getAndIncrement();
        if (num >= 999999) {
            atomicId.set(0);
            return atomicId.getAndIncrement();
        }
        return num;
    }
    
    public static Long getId() {
       
        long id = getBasicId();
        return Long.valueOf(id);
    }

    public static long getBasicId() {
        return (System.currentTimeMillis() / 1000) * 1000000000 + appId + getRandNum();
    }