Redis全局ID生成器的實現

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全局ID生成器，是一種在分佈式系統下用來生成全局唯一ID的工具，一般滿足下列特性：

  • 唯一性：確保ID是唯一的，不可重復
  • 遞增性：確保是整體逐漸增大的，這樣有利於數據庫創建索引
  • 安全性：ID的規律性不是特別的明顯，防止根據ID號猜測其他的ID，確保安全性
  • 高性能：確保生成ID的速度足夠快
  • 高可用：確保任何時候都能用

實現原理：

為瞭增加ID的安全性，可以不直接使用Redis自增的數值，而是拼接一些其他的信息，ID的組成如下圖：

  • 符號位：1bit，永遠為0，表示正數
  •  時間戳：31bit，以秒為單位，可以使用大約69年
  •  序列號：32bit，相同秒數的情況下，ID在序列號位置上增加，支持每秒產生2^32個不同的ID

代碼實現：

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.data.redis.core.StringRedisTemplate;
import org.springframework.stereotype.Component;
import java.time.LocalDateTime;
import java.time.ZoneOffset;
import java.time.format.DateTimeFormatter;
 
@Component
public class RedisIdWorker {
 
    /**
     * 開始時間戳 (2022-01-01 00:00:00)
     */
    private static final long BEGIN_TIMESTAMP = 1640995200L;
 
    /**
     * 序列號的位數
     */
    private static final int COUNT_BITS = 32;
 
    @Autowired
    private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;
 
    /**
     * 生成ID
     *
     * @param keyPrefix 業務系統的前綴
     * @return ID
     */
    public long nextId(String keyPrefix) {
        // 生成時間戳
        long timestamp = LocalDateTime.now().toEpochSecond(ZoneOffset.UTC) - BEGIN_TIMESTAMP;
        // 生成序列號
        String key = "icr:" + keyPrefix + ":" + LocalDateTime.now().format(DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy:MM:dd"));
        long count = stringRedisTemplate.opsForValue().increment(key);
        // 拼接並返回
        return timestamp << COUNT_BITS | count;
    }
 
    /**
     * 獲取時間戳 (2022-01-01 00:00:00)
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        LocalDateTime time = LocalDateTime.of(2022, 1, 1, 0, 0, 0);
        long second = time.toEpochSecond(ZoneOffset.UTC);
        System.out.println(second);
    }
}

生成序號：

Redis的自增是有上限的，最大值為2^64。雖然這個數是很大瞭，但是畢竟還有會有上限，時間足夠長還是有可能超過這個數的。所以即使是同一個業務，也不能使用同一個key。因此可以在key中增加日期，比如：icr:業務名:2022:05:14。這樣的話每天都會是新的key，每天的自增量不可能超過2^64，所以這樣的key是比較合適的選擇。

到此這篇關於Redis全局ID生成器的實現的文章就介紹到這瞭,更多相關Redis全局ID生成器內容請搜索WalkonNet以前的文章或繼續瀏覽下面的相關文章希望大傢以後多多支持WalkonNet！

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