面试官问我唯一ID如何生成

由于简历上，写了分库分表，还写了精通微服务和分布式系统，然后被面试官一顿蹂躏了这里面的技术细节；尤其给我印象最深的问题是，在分布式环境下，你们数据的唯一ID是如何去生成的？

当时条件反射，无脑的回答到，通过数据库自增方式生成的唯一ID；面试官听了后，叫我回家等通知，然后就没有然后了。。。。。。。

目前业界有哪些唯一ID的生成方式了？

大概有5种。如下图

UUID模式

uuid全称是通用唯一识别码（Universally Unique Identifier）。底层是通过mac地址+时间+随机数进行生成的128位的二进制，转换为16进制字符串后，长度为32位。

uuid的生成非常简单，如果用java代码生成，那只需要一行代码

java 复制代码

public static void main(String[] args) {      
String uuid = UUID.randomUUID().toString().replaceAll("-","");
System.out.println(uuid); }

优点： uuid生成的ID 能满足唯一性；并且不依赖任何中间件；生成速度超快。

但是uuid的缺点也很明显： 生成的ID太长了，字符长度有32位

在业务系统里，一般ID是要进行存储到库里的，并且很有可能会作为常用的查询条件，比如存储到mysql，比int32的4字节或者int64的8字节来讲，太占空间；

第二个缺点：就是生成的ID是无序的，不是递增的；这样在把ID做为索引字段，在底层插入索引时，还会引起索引节点的分裂，影响插入速度。所以用UUID生成的ID，对数据库来说很不友好

那么UUID是不是就没有业务使用场景了？

并不是的，像很多大厂的日志链路追踪的ID，就是基于UUID进行生成的。

redis 自增模式

大家都知道在redis里有一个INCR命令，能从0到Long.maxValue-1进行单一连续的自增，最大19位；9位数字就是亿基本的数了，还剩10位，假设每天1千W的订单数据，即1千W个ID，能支持25亿年；距离地球毁灭时间还差点

redis id的自增代码也很简单，不详述。

优点：

redis 自增生成的ID 能满足唯一性 ，也能满足单调自增性。做底层数据存储或者索引的时候，对数据库也很友好。生成速度还飞快，因为都是在内存中生成。

缺点：
redis 自增ID的缺点也很明显可能会丢数据 我们知道redis是一个kv内存数据库，虽提供了异步复制数据+哨兵模式来保证服务的高可用+数据高可靠；但redis不保证不丢数据，即使从库变为主库，但也不保证之前的从库数据是最新的，毕竟是异步同步数据。

建议中大厂，或者能稳定运维redis和具有高可用方案+失败重试方案的厂子使用；小厂慎用吧。

数据库自增模式

在早些年，确实看到过依靠数据库自增的方式，进行唯一ID的生成。此种方式主要是依赖数据库的自增来实现；想要一个唯一的ID，那么往带有自增主键的表里插入一条数据吧，这样sql返回的时候，就会把自增ID返回来了

具体sql

sql 复制代码

INSERT INTO your_table (column1, column2) VALUES ('value1', 'value2'); SELECT LAST_INSERT_ID();

优点： 数据库自增生成的ID 能满足唯一性 ，也基本能满足自增性

缺点：
生成速度较慢 。

受限于数据库的实现方式，，ID生成速度相较于前两者至少慢一个数量级，毕竟在生成的时候数据库有磁盘IO操作；高并发下，不建议使用此种方式。而且每次要获得一个ID，还需要往数据库里先插入一条记录。本来高并发下，数据库操作就是个瓶颈了，用了此种方式还加剧了数据库的负担。

数据库号段模式

数据库号段模式，可以看做是数据库自增模式的升级版，在数据库自增模式上进行了性能优化，解决了ID生成慢的问题。 思路入下图：

数据库自增模式，每次获取一个ID，都需要操作一次库，太慢了。号段模式每次操作数据库是申请一个号段的范围。比如操作一次数据库，申请1000到2000是这个应用的业务申请的号段；然后只能这个应用实例的业务能用；应用申请了号段后放到内存中，每次业务需要的时候，从内存里累加1返回，在java里也有现成的工具，比如AtomicLong包装下（省事还能解决并发问题）；如果发现快不够了，还能异步提前从数据库中申请，放入内存中，这样就避免了业务需要唯一ID的时候，在去数据库申请，加快业务获取ID的速度。

优点：

能满足唯一性，也能满足自增性，性能也不差，美团开源的leaf使用此种模式，速度能到 5W/秒。

缺点：

对数据库是强依赖；但我想大多数业务系统基本都依赖数据库吧

个人认为此方案最适合小厂；性能不差，而且也不需要依赖太多的中间件；而且大厂里也不缺乏使用此方案身影，比如滴滴开源的Tinyid也是用的此模式

雪花算法模式

雪花算法（Snowflake）出自大名鼎鼎的twitter公司之手；是的就是那个被硅谷钢铁侠马斯克收购的公司。该算法开源后，深受国内大厂好评。并且像百度这种大厂，基于雪花算法思想，开发了自己开源的 UidGenerator 分布式ID生成器。

Snowflake生成的是Long类型的ID，我们知道一个Long类型占8个字节空间，1个字节又占8比特，也就是说一个Long类型会用88 64个比特。

Snowflake ID组成结构：正数位（占1比特）+ 时间戳（占41比特）+ 机器ID（占5比特）+ 数据中心（占5比特）+ 自增值（占12比特），总共64比特。

第一个bit位（1bit）：Java中long的最高位是符号位代表正负，正数是0，负数是1，一般生成ID都为正数，所以默认为0。
时间戳部分（41bit）：毫秒级的时间，不建议存当前时间戳，而是用（当前时间戳 - 固定开始时间戳）的差值，可以使产生的ID从更小的值开始；41位的时间戳可以使用69年，(1L << 41) / (1000L * 60 * 60 * 24 * 365) = 69年（如果你建设的IT系统要使用100年，慎用此法）
工作机器id（10bit）：也被叫做workId，这个可以灵活配置，机房或者机器号组合都可以。
序列号部分（12bit），自增值支持同一毫秒内同一个节点可以生成4096个ID

优点：

* 雪花算法生成的ID，能保证唯一性；

* 随这时间齿轮的流转，也能满足自增性；有大厂的背书，生成速度也是超快；

* 对第三方中间件也是弱依赖

缺点：

存在时钟回拨问题，所有机器时钟必须保存同步，否则会导致生成重复ID；但是也能解决
生成的数字会随这时间的流逝增大，不会因为数据量的增大而增大，在某些业务场景不太适用
需要维护机器ID的配置；或者依赖第三方中间件根据机器信息，生成机器ID

这么多的分布式唯一id生成方法，我该选择哪一种？

为了方便选择，列了个表。到底我的应用里，该选哪个方案了？还需结合自身业务，团队大小，技术实力，实现复杂度和维护难易度进行选择。

想偷懒，有现成的唯一ID生成工具吗？

有的，像比如美团开源的leaf 能支持数据库号段和雪花模式，传输门：github.com/Meituan-Dia...

百度的 UidGenerator 使用的是雪花模式，传输门：github.com/baidu/uid-g...

而滴滴的 Tinyid 使用的是号段模式，可以认为是基于美团leaf的开源版，传输门：github.com/didi/tinyid...

请注意：以上三个工具都是用java语言写的，用java语言的同学有福了，基本是开箱即用。

集成美团leaf 号段模式

1、从git上 github.com/Meituan-Dia... 下载 leaf源码

2、mvn clean install -DskipTests 编译打包工程

3、用工程里的script脚本目录下的sql 脚本，创建数据表

sql 复制代码

CREATE DATABASE leaf
CREATE TABLE `leaf_alloc` (
  `biz_tag` varchar(128)  NOT NULL DEFAULT '',
  `max_id` bigint(20) NOT NULL DEFAULT '1',
  `step` int(11) NOT NULL,
  `description` varchar(256)  DEFAULT NULL,
  `update_time` timestamp NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP,
  PRIMARY KEY (`biz_tag`)
) ENGINE=InnoDB;

insert into leaf_alloc(biz_tag, max_id, step, description) values('leaf-segment-test', 1, 2000, 'Test leaf Segment Mode Get Id')

4、在leaf-server工程里配置数据库连接信息

5、启动leaf-server工程，访问浏览器访问 http://localhost:8080/api/segment/get/leaf-segment-test即可。

注意：这里的leaf-segment-test即时bizTag。如果想要换成其它业务标，往leaf_alloc插入一条数据即可。

不想用leaf的web模式；但又想用号段模式+本地api方式直接调用，是否可行？

可行的。只需要引入美团的leaf-core jar包即可。是的，这么好的工具，居然没有maven信息；不死心的我，去maven官方仓库搜了一把，还真发现了leaf-core的坐标。如下：

xml 复制代码

<dependency>
  <groupId>com.tencent.devops.leaf</groupId>
  <artifactId>leaf-core</artifactId>
  <version>1.0.2-RELEASE</version>
</dependency>

但是下载下来后，包名居然是腾讯的包名。反编译后，发现代码基本上没怎么变。如果想偷懒，可直接下载。

为了保险起间，我还是用了美团的leaf-core（只好做本地jar依赖）。然后在代码里加入对ID生成器的初始化。代码如下：

java 复制代码

@Service
public class LeafIdDBSegmentImpl implements InitializingBean {
  IDGen idGen;
  DruidDataSource dataSource;

  @Override
  public void afterPropertiesSet() throws Exception {
      Properties properties = PropertyFactory.getProperties();

      // Config dataSource
      dataSource = new DruidDataSource();
      dataSource.setUrl(properties.getProperty("leaf.jdbc.url"));
      dataSource.setUsername(properties.getProperty("leaf.jdbc.username"));
      dataSource.setPassword(properties.getProperty("leaf.jdbc.password"));
      dataSource.init();

      // Config Dao
      IDAllocDao dao = new IDAllocDaoImpl(dataSource);

      // Config ID Gen
      idGen = new SegmentIDGenImpl();
      ((SegmentIDGenImpl) idGen).setDao(dao);
      idGen.init();
  }

  public Long getId(String key){
      Result result = idGen.get(key);
      if (result.getStatus().equals(Status.EXCEPTION)) {
          throw BizException.createBizException(BizErrorCode.LEAF_CREATE_ERROR_REQUIRED);
      }
      return result.getId();
  }

}

该代码主要做了几件事：

1、在该单列类，实例化后，会进行数据库源的初始化工作，并且自行实例化IDAllocDao；当然你可以把工程里已有的数据源赋给IDAllocDaoImpl

2、获取ID时，调用底层idGen.get获取

3、业务代码使用时用 LeafIdDBSegmentImpl.get方法传入数据库里事先配置好的bizTag即可。

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