在分布式系统中,生成唯一ID是一个常见的需求。传统的数据库自增ID无法满足分布式系统的需求,因为多个节点可能同时生成ID,容易导致冲突。本文将介绍一种使用 Redis 实现分布式唯一ID的方法,并通过代码示例进行讲解。
一、背景介绍
1.1 唯一ID的需求
在电商系统中,每个订单、用户等都需要一个唯一的标识符。这些标识符不仅需要全局唯一,还要能够快速生成。因此,我们需要一个高效、可靠的方法来生成唯一ID。
1.2 传统方法的缺陷
- 数据库自增ID:容易成为性能瓶颈,且不适用于分布式系统。
- UUID:虽然能保证唯一性,但不适合用作数据库主键,因为它是16进制返回的是字符串并且长度较长且不连续,影响索引性能。
二、Redis 实现分布式唯一ID
2.1 方案设计
我们可以结合时间戳和自增序列来生成唯一ID。具体方案如下:
- 时间戳:使用当前时间戳,保证生成的ID大致有序。
- 自增序列:使用 Redis 的自增(INCR)命令,保证在同一秒内生成的ID是唯一的。
最终生成的ID格式如下:
ID = 时间戳 << 序列号位数 | 序列号
2.2 代码实现
下面是具体的代码实现:
@Component public class RedisIdWorker { private static final long BEGIN_TIMESTAMP = 1704067200L; private static final int COUNT_BITS = 32; private StringRedisTemplate stringRedisTemplate; public RedisIdWorker(StringRedisTemplate stringRedisTemplate) { this.stringRedisTemplate = stringRedisTemplate; } public long nextId(String keyPrefix) { // 1.生成时间戳 LocalDateTime now = LocalDateTime.now(); long nowSecond = now.toEpochSecond(ZoneOffset.UTC); long timestamp = nowSecond - BEGIN_TIMESTAMP; // 2.生成序列号 // 2.1获取当前日期,精确到天 String date = now.format(DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy:MM:dd")); // 2.2自增长 Long count = stringRedisTemplate.opsForValue().increment("icr:" + keyPrefix + ":" + date); // 3.拼接并返回 return timestamp << COUNT_BITS | count; } }
在这段代码中:
- 生成时间戳:通过 LocalDateTime.now().toEpochSecond(ZoneOffset.UTC) 获取当前时间戳,并减去一个起始时间戳(BEGIN_TIMESTAMP),得到相对时间戳。
- 生成自增序列:通过 Redis 的 increment 方法实现每日的自增序列,保证在同一天内的ID是唯一的。
- 拼接ID:通过左移和按位或操作,将时间戳和自增序列拼接成最终的ID。
2.3 测试代码
为了验证我们的ID生成器是否能高效、正确地生成ID,我们可以编写以下测试代码:
@Resource private RedisIdWorker redisIdWorker; private ExecutorService es = Executors.newFixedThreadPool(500); @Test void testIdWorker() throws InterruptedException { CountDownLatch latch = new CountDownLatch(300); Runnable task = () -> { for (int i = 0; i < 100; i++) { long id = redisIdWorker.nextId("order"); System.out.println("id = " + id); } latch.countDown(); }; long begin = System.currentTimeMillis(); for (int i = 0; i < 300; i++) { es.submit(task); } latch.await(); long end = System.currentTimeMillis(); System.out.println("耗时:" + (end - begin) + "ms"); }
在这段代码中,我们使用线程池并发生成ID,并统计生成时间,验证生成ID的效率。
三、总结
通过使用 Redis,我们可以高效地生成分布式唯一ID。该方法结合了时间戳和 Redis 的自增特性,保证了ID的有序性和唯一性。同时,Redis 的高性能也保证了ID生成的效率。
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