基于 Redis+Redisson 实现分布式高可用编码生成器

在分布式系统中，编码生成是一个高频且核心的场景 ------ 订单号、流水号、设备编码、业务单据号等，都要求全局唯一、规则可配置、高性能、支持定时重置。传统的数据库自增方案存在性能瓶颈，简单的本地生成又无法保证分布式唯一性，而硬编码的规则又缺乏灵活性。

本文将分享一套基于 Redis+Redisson 实现的分布式编码生成器，该方案兼顾灵活性、高性能和分布式一致性，支持自定义编码规则、分布式唯一流水号、定时重置流水号等核心能力，可直接落地到生产环境。

核心需求与设计目标

在设计编码生成器前，我们先明确核心需求：

规则灵活：支持时间（年 / 月 / 日 / 时 / 分 / 秒 / 毫秒）、自增流水号、随机字符等占位符，自定义各部分长度；
分布式唯一：多实例部署下，生成的编码必须全局唯一，无重复；
高性能：支撑高并发场景，减少数据库依赖，降低 IO 开销；
容错兜底：Redis 重启 / 清空后，流水号能从数据库恢复，避免重复；
可重置：支持按 Cron 表达式定时重置流水号（如每日零点重置为 0）；
易扩展：新增占位符规则时，代码改动最小化。

核心技术栈

基础框架：Spring Boot + MyBatis-Plus（数据持久化）；

分布式缓存：Redis（流水号自增、规则缓存）；

分布式锁：Redisson（保证并发安全、定时任务幂等）；

定时任务：ThreadPoolTaskScheduler + Cron 表达式（流水号重置）；

工具类：Hutool（Cron 解析、字符串处理）；

性能优化：本地缓存 + Redis 缓存、异步批量持久化。

核心功能与实现原理

编码规则设计

编码规则采用 "固定字符 + 占位符" 的形式，支持以下占位符（可自定义扩展）：

占位符	含义	示例（长度 4）
${yyyy}	年	2026
${MM}	月（补零）	01
${dd}	日（补零）	08
${hh}	时（24 小时制）	14
${mm}	分（补零）	59
${ss}	秒（补零）	07
${S}	毫秒（补零）	123（最大 3 位）
${X}	自增流水号	0001、00002
${UUU}	随机字符	A87、9z6

示例规则：JPC${hh}${UUU}${mm}${ss}${XXXX} → 生成结果：JPC14A8759070001。

核心模块实现

规则解析模块

规则解析是编码生成的基础，核心逻辑通过栈结构 解析占位符，提取占位符类型和长度，代码核心逻辑在parseCodeRule和generateConfigValue方法中：

遍历规则字符串，通过栈匹配${}边界，提取内部的占位符（如XXXX）；
校验占位符合法性（必须是连续相同字符，如XXXX而非XxXX）；
根据占位符类型（如X= 流水号、U= 随机数）生成对应内容，补零或截取到指定长度。

核心亮点：解析逻辑与生成逻辑解耦，新增占位符只需在generateConfigValue的 switch 中添加分支，扩展性极强。

分布式流水号生成（核心）

流水号是编码唯一性的关键，采用 "Redis 自增 + 数据库兜底 + 分布式锁" 的方案：

Redis 自增 ：通过redisTemplate.opsForValue().increment(seqKey, 1)实现高性能自增，Redis 的单线程特性保证自增原子性；

分布式锁防并发初始化：当 Redis 中流水号 KEY 不存在（自增返回 1）时，加 Redisson 分布式锁，从数据库查询该规则的最大流水号，初始化到 Redis，避免多实例并发初始化导致流水号重复；

数据库兜底 ：Redis 重启 / 清空后，流水号从数据库max_seq字段加载，保证流水号不回退、不重复；

核心代码片段（流水号生成）:

复制代码

private String generateSeqNum(CodeRule codeRule, int len) {
    String code = codeRule.getCode();
    String seqKey = REDIS_SEQ_PREFIX + code; 
    RLock initLock = redissonClient.getLock("seq:init:lock:" + code);
    try {
        Long seq = redisTemplate.opsForValue().increment(seqKey, 1);
        if (seq == 1) { // 首次初始化
            locked = initLock.tryLock(5, 10, TimeUnit.SECONDS);
            if (locked) {
                Long maxSeq = queryMaxSeqFromDb(code); // 从DB加载最大值
                if (maxSeq > 0) {
                    redisTemplate.opsForValue().set(seqKey, maxSeq);
                    seq = redisTemplate.opsForValue().increment(seqKey, 1);
                }
            }
        }
        saveBySeq(codeRule, seq); // 异步持久化
        return String.format("%0" + len + "d", seq);
    } finally {
        if (locked) initLock.unlock();
    }
}

定时重置流水号

支持按 Cron 表达式（如0 0 0 * * ?每日零点）重置流水号，核心类为SeqCronTaskManager

分布式定时任务 ：基于ThreadPoolTaskScheduler创建定时任务，多实例部署下通过分布式锁保证同一时间只有一个实例执行重置；
幂等处理：通过 Redis 设置执行标识，避免同一 Cron 周期内重复重置；
统一 KEY 规则 ：重置的流水号 KEY 统一为CODE_RULE_SEQ:规则标识，避免特殊字符导致的 Redis 客户端解析异常。

性能优化策略

多级缓存 ：编码规则先查本地缓存（CODE_RULE_CACHE），再查 Redis，最后查数据库，减少 DB 查询；
异步批量持久化：流水号不是每次生成都写库，而是通过原子计数器累计到 100 次后异步批量更新，降低数据库 IO；

接口层设计

提供 RESTful 接口，支持编码规则的 CRUD、缓存刷新、编码生成等，核心生成接口：

复制代码

GET /code_rule/generateCode?code=JPC

请求示例：调用/code_rule/generateCode?code=JPC，规则为JPC${hh}${UUU}${mm}${ss}${XXXX}，返回JPC14A8759070001。

异常设计

异常处理

分布式锁超时：抛出友好提示，避免无限阻塞；
Redis 类型异常：捕获 WRONGTYPE 异常，提示清理错误 KEY；
空指针防护：缓存查询、数据库查询后均做非空校验；
线程中断：捕获 InterruptedException，恢复线程中断状态。

redis配置

Redis 序列化配置（避免值序列化后为二进制，导致自增失败）：

复制代码

@Bean
public RedisTemplate<String, Object> redisTemplate(RedisConnectionFactory factory) {
    RedisTemplate<String, Object> template = new RedisTemplate<>();
    template.setKeySerializer(new StringRedisSerializer());
    template.setValueSerializer(new GenericJackson2JsonRedisSerializer());
    template.setConnectionFactory(factory);
    return template;
}

完整代码地址

https://gitee.com/zh2358853434/short-chain.git

总结

这套编码生成器方案解决了系统中编码生成的核心痛点：

灵活性：通过占位符支持自定义规则，新增规则成本低；
唯一性：Redis 自增 + Redisson 分布式锁保证分布式唯一；
高性能：多级缓存 + 异步持久化，支撑高并发；
容错性：数据库兜底 + 类型校验，避免流水号丢失或异常；
可配置：Cron 表达式支持灵活的流水号重置策略。