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。
