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2018-12-08 08:48:48 +08:00

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面试题

分库分表之后id 主键如何处理?

面试官心理分析

其实这是分库分表之后你必然要面对的一个问题,就是 id 咋生成?因为要是分成多个表之后,每个表都是从 1 开始累加,那肯定不对啊,需要一个全局唯一的 id 来支持。所以这都是你实际生产环境中必须考虑的问题。

面试题剖析

数据库自增 id

这个就是说你的系统里每次得到一个 id都是往一个库的一个表里插入一条没什么业务含义的数据然后获取一个数据库自增的一个 id。拿到这个 id 之后再往对应的分库分表里去写入。

这个方案的好处就是方便简单,谁都会用;缺点就是单库生成自增 id要是高并发的话就会有瓶颈的如果你硬是要改进一下那么就专门开一个服务出来这个服务每次就拿到当前 id 最大值,然后自己递增几个 id一次性返回一批 id然后再把当前最大 id 值修改成递增几个 id 之后的一个值;但是无论如何都是基于单个数据库

适合的场景:你分库分表就俩原因,要不就是单库并发太高,要不就是单库数据量太大;除非是你并发不高,但是数据量太大导致的分库分表扩容,你可以用这个方案,因为可能每秒最高并发最多就几百,那么就走单独的一个库和表生成自增主键即可。

uuid

好处就是本地生成不要基于数据库来了不好之处就是uuid 太长了,作为主键性能太差了,不适合用于主键。

适合的场景如果你是要随机生成个什么文件名了编号之类的你可以用uuid但是作为主键是不能用uuid的。

UUID.randomUUID().toString().replace(-, “”) -> sfsdf23423rr234sfdaf

获取系统当前时间

这个就是获取当前时间即可,但是问题是,并发很高的时候,比如一秒并发几千,会有重复的情况,这个是肯定不合适的。基本就不用考虑了。

适合的场景一般如果用这个方案是将当前时间跟很多其他的业务字段拼接起来作为一个id如果业务上你觉得可以接受那么也是可以的。你可以将别的业务字段值跟当前时间拼接起来组成一个全局唯一的编号。

snowflake 算法

snowflake 算法是 twitter 开源的分布式 id 生成算法,就是把一个 64 位的 long 型的 id1 个bit是不用的用其中的 41 bit 作为毫秒数,用 10 bit 作为工作机器 id12 bit 作为序列号。

  • 1 bit不用为啥呢因为二进制里第一个 bit 为如果是 1那么都是负数但是我们生成的 id 都是正数,所以第一个 bit 统一都是 0。
  • 41 bit表示的是时间戳单位是毫秒。41 bit 可以表示的数字多达 2^41 - 1,也就是可以标识 2^41 - 1 个毫秒值换算成年就是表示69年的时间。
  • 10 bit记录工作机器 id代表的是这个服务最多可以部署在 2^10台机器上哪也就是1024台机器。但是 10 bit 里 5 个 bit 代表机房 id5 个 bit 代表机器 id。意思就是最多代表 2^5个机房32个机房每个机房里可以代表 2^5 个机器32台机器
  • 12 bit这个是用来记录同一个毫秒内产生的不同 id12 bit 可以代表的最大正整数是 2^12 - 1 = 4096,也就是说可以用这个 12 bit 代表的数字来区分同一个毫秒内的 4096 个不同的 id。
0 | 0001100 10100010 10111110 10001001 01011100 00 | 10001 | 1 1001 | 0000 00000000
public class IdWorker {

    private long workerId;
    private long datacenterId;
    private long sequence;

    public IdWorker(long workerId, long datacenterId, long sequence) {
        // sanity check for workerId
        // 这儿不就检查了一下要求就是你传递进来的机房id和机器id不能超过32不能小于0
        if (workerId > maxWorkerId || workerId < 0) {
            throw new IllegalArgumentException(
                    String.format("worker Id can't be greater than %d or less than 0", maxWorkerId));
        }
        if (datacenterId > maxDatacenterId || datacenterId < 0) {
            throw new IllegalArgumentException(
                    String.format("datacenter Id can't be greater than %d or less than 0", maxDatacenterId));
        }
        System.out.printf(
                "worker starting. timestamp left shift %d, datacenter id bits %d, worker id bits %d, sequence bits %d, workerid %d",
                timestampLeftShift, datacenterIdBits, workerIdBits, sequenceBits, workerId);

        this.workerId = workerId;
        this.datacenterId = datacenterId;
        this.sequence = sequence;
    }

    private long twepoch = 1288834974657L;

    private long workerIdBits = 5L;
    private long datacenterIdBits = 5L;

    // 这个是二进制运算,就是 5 bit最多只能有31个数字也就是说机器id最多只能是32以内
    private long maxWorkerId = -1L ^ (-1L << workerIdBits);

    // 这个是一个意思,就是 5 bit最多只能有31个数字机房id最多只能是32以内
    private long maxDatacenterId = -1L ^ (-1L << datacenterIdBits);
    private long sequenceBits = 12L;

    private long workerIdShift = sequenceBits;
    private long datacenterIdShift = sequenceBits + workerIdBits;
    private long timestampLeftShift = sequenceBits + workerIdBits + datacenterIdBits;
    private long sequenceMask = -1L ^ (-1L << sequenceBits);

    private long lastTimestamp = -1L;

    public long getWorkerId() {
        return workerId;
    }

    public long getDatacenterId() {
        return datacenterId;
    }

    public long getTimestamp() {
        return System.currentTimeMillis();
    }

    public synchronized long nextId() {
        // 这儿就是获取当前时间戳,单位是毫秒
        long timestamp = timeGen();

        if (timestamp < lastTimestamp) {
            System.err.printf("clock is moving backwards.  Rejecting requests until %d.", lastTimestamp);
            throw new RuntimeException(String.format(
                    "Clock moved backwards.  Refusing to generate id for %d milliseconds", lastTimestamp - timestamp));
        }

        if (lastTimestamp == timestamp) {
            // 这个意思是说一个毫秒内最多只能有4096个数字
            // 无论你传递多少进来这个位运算保证始终就是在4096这个范围内避免你自己传递个sequence超过了4096这个范围
            sequence = (sequence + 1) & sequenceMask;
            if (sequence == 0) {
                timestamp = tilNextMillis(lastTimestamp);
            }
        } else {
            sequence = 0;
        }

        // 这儿记录一下最近一次生成id的时间戳单位是毫秒
        lastTimestamp = timestamp;

        // 这儿就是将时间戳左移,放到 41 bit那儿
        // 将机房 id左移放到 5 bit那儿
        // 将机器id左移放到5 bit那儿将序号放最后12 bit
        // 最后拼接起来成一个 64 bit的二进制数字转换成 10 进制就是个 long 型
        return ((timestamp - twepoch) << timestampLeftShift) | (datacenterId << datacenterIdShift)
                | (workerId << workerIdShift) | sequence;
    }

    private long tilNextMillis(long lastTimestamp) {
        long timestamp = timeGen();
        while (timestamp <= lastTimestamp) {
            timestamp = timeGen();
        }
        return timestamp;
    }

    private long timeGen() {
        return System.currentTimeMillis();
    }

    // ---------------测试---------------
    public static void main(String[] args) {
        IdWorker worker = new IdWorker(1, 1, 1);
        for (int i = 0; i < 30; i++) {
            System.out.println(worker.nextId());
        }
    }

}

怎么说呢,大概这个意思吧,就是说 41 bit 是当前毫秒单位的一个时间戳,就这意思;然后 5 bit 是你传递进来的一个机房 id但是最大只能是32以内5 bit 是你传递进来的机器 id但是最大只能是32以内剩下的那个 12 bit序列号就是如果跟你上次生成 id 的时间还在一个毫秒内,那么会把顺序给你累加,最多在 4096 个序号以内。

所以你自己利用这个工具类,自己搞一个服务,然后对每个机房的每个机器都初始化这么一个东西,刚开始这个机房的这个机器的序号就是 0。然后每次接收到一个请求说这个机房的这个机器要生成一个 id你就找到对应的 Worker 生成。

利用这个 snowflake 算法,你可以开发自己公司的服务,甚至对于机房 id 和机器 id反正给你预留了5 bit + 5 bit你换成别的有业务含义的东西也可以的。

这个 snowflake 算法相对来说还是比较靠谱的,所以你要真是搞分布式 id 生成,如果是高并发啥的,那么用这个应该性能比较好,一般每秒几万并发的场景,也足够你用了。