Redis - 全局ID生成器 RedisIdWorker

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Redis - 全局ID生成器 RedisIdWorker

一、引言

在分布式系统中，生成全局唯一ID是一个常见的需求。传统的自增ID生成方式在分布式环境下容易出现冲突，而UUID虽然可以保证唯一性，但长度较长且不够紧凑。RedisIdWorker是一种基于Redis实现的全局ID生成器，它结合了时间戳和自增序列号，能够在分布式环境中高效地生成唯一且有序的ID。

二、实现原理

RedisIdWorker的核心思想是利用Redis的自增特性和时间戳来生成唯一且有序的ID。其生成的ID由两部分组成：

时间戳部分：使用当前时间戳减去一个起始时间戳（例如某个特定日期的时间戳），得到一个相对时间戳。时间戳部分通常占用31位，以秒为单位，这样可以保证在69年内生成的ID是唯一的。
自增序列号部分 ：使用Redis的INCR命令生成一个自增序列号，确保在相同的时间戳下，ID是唯一的。序列号部分通常占用32位，这意味着每秒可以生成2^32个不同的ID。

在具体实现中，时间戳部分和自增序列号部分通过位运算组合在一起。时间戳部分左移32位，然后与序列号部分进行按位或操作，最终生成一个64位的全局唯一ID。这种设计不仅保证了ID的唯一性，还确保了ID的递增性，有利于数据库索引的创建。

这种实现方式充分利用了Redis的原子操作特性，确保在高并发环境下生成的ID仍然是唯一的。同时，由于时间戳和序列号的结合，生成的ID具有一定的规律性，但又不会直接暴露业务逻辑。

三、代码实现

以下是RedisIdWorker的Java代码实现：

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@Component
public class RedisIdWorker {
    // 开始时间戳（例如2022年1月1日）
    private static final long BEGIN_TIMESTAMP = 1640995200L;
    // 序列号的位数
    private static final int COUNT_BITS = 32;

    private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;

    public RedisIdWorker(StringRedisTemplate stringRedisTemplate) {
        this.stringRedisTemplate = stringRedisTemplate;
    }

    // 获取下一个自动生成的ID
    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. 获取当前日期，用于生成key
        String date = now.format(DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy:MM:dd"));

        // 3. 获取自增序列号
        long count = stringRedisTemplate.opsForValue().increment("incr:" + keyPrefix + ":" + date);

        // 4. 拼接并返回ID
        return timestamp << COUNT_BITS | count;
    }
}

代码说明

时间戳部分 ：通过LocalDateTime获取当前时间戳，并减去起始时间戳BEGIN_TIMESTAMP。
自增序列号部分 ：使用StringRedisTemplate的increment方法，为每个日期生成一个自增序列号。
ID拼接：将时间戳左移32位，然后与序列号进行按位或操作，生成最终的ID。

四、使用示例

以下是一个简单的使用示例：

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@SpringBootTest
public class RedisIdWorkerTest {
    @Resource
    private RedisIdWorker redisIdWorker;

    @Test
    public void testIdWorker() {
        // 生成订单ID
        long orderId = redisIdWorker.nextId("order");
        System.out.println("Generated Order ID: " + orderId);

        // 生成用户ID
        long userId = redisIdWorker.nextId("user");
        System.out.println("Generated User ID: " + userId);
    }
}

示例说明

nextId方法接收一个keyPrefix参数，用于区分不同类型的ID（例如订单ID、用户ID等）。
每次调用nextId方法都会生成一个唯一的ID，并且由于时间戳和自增序列号的结合，生成的ID是严格递增的。

五、总结

RedisIdWorker是一种简单高效的全局ID生成器，特别适用于分布式系统。它通过结合时间戳和自增序列号，利用Redis的原子操作保证了ID的唯一性和有序性。在实际项目中，可以根据业务需求调整时间戳的起始值和序列号的位数，以满足不同的场景。

参考文章：

[Redis - 全局ID生成器 RedisIdWorker - CSDN博客]
[Redis - 全局ID生成器 RedisIdWorker本文介绍了分布式系统中的全局ID生成器RedisIdWorke - 掘金]