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分布式使用Redis實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫對象自增主鍵ID

更新時間：2024年12月27日 11:37:26 作者：灰小猿

本文介紹在分布式項目中使用Redis生成對象的自增主鍵ID,通過Redis的INCR等命令實現(xiàn)計數(shù)器功能,具有一定的參考價值,感興趣的可以了解一下

在分布式項目中，數(shù)據(jù)表的主鍵ID一般可能存在于UUID或自增ID這兩種形式，UUID好理解而且實現(xiàn)起來也最容易，但是缺點就是數(shù)據(jù)表中的主鍵ID是32位的字符串，在大數(shù)據(jù)查詢等情況下性能會相對比較差，所以在需求允許的情況下，我們通常會優(yōu)先考慮使用自增ID來代替UUID使用。

在分布式項目中如果你的數(shù)據(jù)表的主鍵ID是自增ID，那么常見的生成對象主鍵ID的方式有：

雪花算法
- 優(yōu)點：實現(xiàn)簡單
- 缺點：生成ID較長、生成ID不連續(xù)，會造成ID浪費(fèi)
采用框架自帶的ID生成器，如MybatisPlus的@AutoID
- 優(yōu)點：依賴框架，實現(xiàn)簡單
- 缺點：無法在插入對象前獲取到對象的主鍵ID
采用Redis緩存生成主鍵ID等
- 優(yōu)點：生成的ID連續(xù)，數(shù)據(jù)在表中的可讀性好
- 缺點：借助Redis緩存，實現(xiàn)相比前兩種較復(fù)雜

通過雪花算法生成對象主鍵ID的方式我們在之前的文章中已經(jīng)介紹過了，這篇文章我們主要介紹如何通過Redis來實現(xiàn)生成對象自增ID的方法。

1、緩存實現(xiàn)原理

通過Redis實現(xiàn)對象自增ID的方式，主要是通過Redis的INCR 和 INCRBY 命令來對鍵值進(jìn)行遞增操作，從而實現(xiàn)計數(shù)器的功能，主要原因是Redis 是單線程模型，所有命令都是原子操作，不會發(fā)生競態(tài)條件，

在使用時要留意以下特點與注意事項

原子性：INCR、INCRBY 和 INCRBYFLOAT 命令都是原子性的，這意味著如果多個客戶端同時執(zhí)行這些命令，Redis 會保證每個命令的執(zhí)行不會發(fā)生競態(tài)條件。
數(shù)據(jù)類型要求：這些命令要求操作的值是整數(shù)（INCR 和 INCRBY）或浮點數(shù)（INCRBYFLOAT）。如果鍵對應(yīng)的值不是數(shù)值類型，Redis 會返回錯誤。
性能：Redis 是單線程的，所有命令都是原子操作，因此在高并發(fā)環(huán)境下執(zhí)行這些命令時，性能表現(xiàn)非常好。
鍵不存在的情況：如果執(zhí)行 INCR 或 INCRBY 時，鍵不存在，Redis 會自動創(chuàng)建這個鍵并初始化其值為 0，然后進(jìn)行遞增。

2、Redis工具類實現(xiàn)ID自動生成

了解到通過Redis實現(xiàn)的原理之后，就是如何設(shè)計緩存以保證每張表的數(shù)據(jù)之間不會相互影響，

以user表為例，對應(yīng)的model為UserModel，那么我們就可以將model名稱作為key，當(dāng)前已有的最大的ID作為value來進(jìn)行存儲，因為每一張表對應(yīng)的model名稱都是不一樣的，所以這里一定不會出現(xiàn)key重復(fù)的情況，

下面是一些在Redis中生成和獲取對象自增ID的工具方法，方便新建對象時直接調(diào)用

@Component("redisUtils")
@RequiredArgsConstructor
@Slf4j
public class RedisUtils implements InitializingBean {
    private final StringRedisTemplate stringRedisTemplate;
    private static RedisUtils redisUtils;

    @Override
    public void afterPropertiesSet() {
        redisUtils = this;
    }

    /**
     * 獲取自增ID
     */
    public static <T> Integer getIncr(Class<T> tClass) {
        try {
            String key = tClass.getName();
            Long increment = redisUtils.stringRedisTemplate.opsForValue().increment(key, 1);
            return Math.toIntExact(increment);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            throw new RedisSystemException(e.getMessage(), e);
        }
    }

    /**
     * 獲取自增ID，指定遞增長度，用于批量創(chuàng)建對象時，只請求一次Redis
     * 如批量創(chuàng)建五個對象，delta等于5
     */
    public static <T> Integer getIncr(Class<T> tClass, int delta) {
        try {
            String key = tClass.getName();
            Long increment = redisUtils.stringRedisTemplate.opsForValue().increment(key, delta);
            return Math.toIntExact(increment);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            throw new RedisSystemException(e.getMessage(), e);
        }
    }

    /**
     * 緩存預(yù)熱，用于項目啟動時初始化Redis中各個表的最大ID
     */
    public static <T> long incrPreheat(Class<T> tClass, Long maxValue) {
        if (maxValue == null) {
            maxValue = 0L;
        }
        if (maxValue < 0) {
            //異常拋出，預(yù)熱的初始值不能小于0
        }
        Integer incr = getIncr(tClass);
        if (maxValue <= incr) {
            return incr;
        }
        return getIncr(tClass, (int) (maxValue - incr));
    }
}

解釋：InitializingBean是Spring提供的拓展性接口，InitializingBean接口為bean提供了屬性初始化后的處理方法，它只有一個afterPropertiesSet方法，凡是繼承該接口的類，在bean的屬性初始化后都會執(zhí)行該方法。

3、緩存預(yù)熱

緩存預(yù)熱是指在項目啟動時，將每一張表當(dāng)前最大的主鍵ID預(yù)先加載到Redis中，這樣在后面使用的時候，就可以直接從Redis中獲取下一次ID即可，不需要再去訪問數(shù)據(jù)庫查詢最大ID，緩存預(yù)熱一般會建立在Redis專門的初始化類中，以便在啟動項目時可以運(yùn)行該類，具體如下：

/**
 * 緩存預(yù)熱
 *
 * @author hxy
 */
@Component
@DependsOn("redisUtils")
@RequiredArgsConstructor
public class RedisInit {

    private final UserMapper userMapper;

    /**
     * 獲取每一張表中當(dāng)前的最大ID，然后預(yù)熱到redis中
     */
    @PostConstruct
    public void init() {
        RedisUtils.incrPreheat(UserModel.class, userMapper.maxId());
    }
}

解釋：@DependsOn注解可以定義在類和方法上，意思是我這個組件要依賴于另一個組件，也就是說被依賴的組件會比該組件先注冊到IOC容器中。

解釋：@PostConstruct注解

在Java中，@PostConstruct注解，通常用于標(biāo)記一個方法，它表示該方法在類實例化之后（通過構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建對象之后）立即執(zhí)行。

加上@PostConstruct注解的方法會在對象的所有依賴項都已經(jīng)注入完成之后執(zhí)行。通過使用@PostConstruct注解，我們可以確保在對象完全創(chuàng)建和初始化之后才執(zhí)行這些操作。這個注解通常用在依賴注入（Dependency Injection）的框架中，例如Spring。

@PostConstruct 注解可以用在任何類的方法上，但它最常用于標(biāo)記在 Spring Framework 中的 Bean 類中的初始化方法。

4、model層封裝調(diào)用

在實例化一個model對象的時候，要將model的主鍵ID進(jìn)行賦值，這個時候就要從Redis中獲取到當(dāng)前對象應(yīng)該對應(yīng)的主鍵ID，我們可以在model類中構(gòu)建一個newInstance方法或有參構(gòu)造，來專門的生成需要賦值主鍵ID的對象，在方法中調(diào)用redis工具類的getIncr方法，獲取到最新最小未使用的主鍵ID并賦值給新建的model即可。

@Getter
@Setter
public class UserModel {

    private Integer id;

    private String name;

    private Integer age;

    private String tel;

    public UserModel() {
    }

    /**
     * 提供一個能夠生成自增ID的有參構(gòu)造，需要生成自增ID時調(diào)用
     */
    public UserModel(boolean autoId) {
        if (autoId) {
            this.id = RedisUtils.getIncr(UserModel.class);
        }
    }
}

如果你是需要批量創(chuàng)建對象并且給對象賦值主鍵ID的情況，可以按照如下方式使用，這樣可以只調(diào)用一次Redis，避免重復(fù)調(diào)用Redis影響性能。

@Service
@RequiredArgsConstructor
public class UserServiceImpl {

    private final UserMapper userMapper;

    public void batchAddUser(){
        int addNumber = 10;
        //提前生成自定跨度的ID，比如之前最大ID是6，獲取后得到的incr是16
        Integer incr = RedisUtils.getIncr(UserModel.class, addNumber);
        List<UserModel> userModels = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < addNumber; i++) {
            UserModel userModel = new UserModel();
            //每一個主鍵ID依次遞減使用
            userModel.setId(incr--);
            userModels.add(userModel);
        }
        userMapper.insertBatch(userModels);
    }
}

至此，通過Redis來獲取對象自增ID的方法已經(jīng)完成，如果在使用過程中有其他場景需求，可以對redisUtils中的方法進(jìn)行拓展即可。

到此這篇關(guān)于分布式使用Redis實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫對象自增主鍵ID的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Redis對象自增主鍵ID內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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