分布式下获取单号的一个方式

分布式下，获取单号有多种方式。
1.UUID 乱序，且很长，不利于数据库做索引查询 和 空间浪费
2.数据库自增序列，每次都要访问数据库,IO开销大，高并发时几乎不可用
3.Redis 自增，优点是速度快，缺点是持久化不可靠，有可能造成重复单号

本文介绍获取单号的特点是：
1.局部自增，前缀可添加业务属性的字符串
2.利用数据库持久化序列号值，保证可靠性
3.利用Redis 的 List 结构进行批量缓存序列号池 ， 保证取号效率
优点： 兼顾了持久化和支持高并发
缺点： 当Redis序列号耗尽，需要加同步锁控制生成新的序列号缓存池，这里有一定的性能损失

• 数据库表结构

CREATE TABLE `my_sequence` (
  `id` bigint(20) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '自增主键',
  `seq_name` varchar(20) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_0900_ai_ci DEFAULT NULL COMMENT '序列名字',
  `current_val` bigint(20) unsigned NOT NULL COMMENT '当前值',
  PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_0900_ai_ci ROW_FORMAT=DYNAMIC COMMENT='序列表';

• 持久化序列号的JAVA实体

/**
 * 序列表
 *
 */
@Data
@TableName("my_sequence")
public class MySequence {
	private static final long serialVersionUID = 1L;

	/**
	 * 自增主键
	 */
	@TableId
	private Long id;
	/**
	 * 序列名字
	 */
	private String seqName;
	/**
	 * 当前值
	 */
	private Long currentVal;
}

• 工具类 (spring + RedisTemplate + Redission + mybatis(本例子用了mybatisPlus))

/**
 * 序列号生成器
 */
@Component
@AllArgsConstructor
public class SequenceUtils {

	private static final String PLATFORM_NO_LOCK_KEY = "PLATFORM_NO_LOCK_";

	private static final String PLATFORM_NO_STACK_KEY = "PLATFORM_NO_STACK_KEY";
    // 每次存进Redis 缓存池的序列号数量，根据业务量和单号长度设计进行合理安排
	private static final Long SEQ_VAL_STEP_SIZE = 500L;
    // 用于 操作 redis - 存取 序列号
	private final RedisTemplate redisTemplate;
    // 操作记录序列号数据库的 service
	private final SequenceService sequenceService;
    // Redission - 用于 分布式锁
	private final DistributedLock distributedLock;

	/**
	 * 从redis获取已经生成好的序号
	 * 不加入业务的事务，避免随业务回滚，序列号只增加，不回滚
	 *
	 * @param seqType 业务类型标志 - 数据库存了多个业务类型的序列号记录
	 * @return
	 */
	@Transactional(rollbackFor = Exception.class, propagation = Propagation.NOT_SUPPORTED)
	public String getPlatformNoRedis(String seqType) {
		Long nextSeqVal = (Long) redisTemplate.opsForList().leftPop(PLATFORM_NO_STACK_KEY);
		if (null == nextSeqVal) {
			nextSeqVal = pushAndGetSeqVal(seqType);
		}
		// 指定业务类型前缀，这里 D 为例子
		return formatStrNo("D", String.valueOf(nextSeqVal), null);
	}

	/**
	 * 如果 redis 序号已经用完，则查库追加 指定步长数量的序号
	 *
	 * @param seqType 业务类型标志 - 数据库存了多个业务类型的序列号记录
	 * @return {@link Long}
	 */
	private Long pushAndGetSeqVal(String seqType) {
		Long nextSeqVal;
        // 第一个本地同步锁，防止分布式锁过多的争抢
		synchronized (SequenceUtils.class) {
			nextSeqVal = (Long) redisTemplate.opsForList().leftPop(PLATFORM_NO_STACK_KEY);
			if (null == nextSeqVal) {
				nextSeqVal = distributedLock.locked(PLATFORM_NO_LOCK_KEY + seqType, () -> {
					Long nextPlatformNoTemp = (Long) redisTemplate.opsForList().leftPop(PLATFORM_NO_STACK_KEY);
					if (null == nextPlatformNoTemp) {
                        // 取出指定的序列号持久化数据
                        // 这里用了 mybatisPlus 的模板代码，可换成自己的ORM取数据方式
						MySequence sequence = sequenceService
						.getOne(new LambdaQueryWrapper<MySequence>().eq(MySequence::getSeqName, seqType));
                        // 如果序列号还没有初始化，则进行初始化
						MySequence lSequence = Optional.ofNullable(sequence).orElseGet(() -> {
							MySequence mySequence = new MySequence();
							mySequence.setSeqName(seqType);
							mySequence.setCurrentVal(0L);
							sequenceService.save(mySequence);
							return mySequence;
						});

						Long oldVal = lSequence.getCurrentVal();
						lSequence.setCurrentVal(oldVal + SEQ_VAL_STEP_SIZE);
                        // 先持久化性新的序列号值 - 这里必须能接受redis上传序列号失败造成的部分序列号浪费，
                        // 所以 SEQ_VAL_STEP_SIZE 步长不要太大，不然可能提前耗尽序列号
						sequenceService.updateById(lSequence);
                        // 利用 redis 的管道批量上传序列号
						redisTemplate.executePipelined(new SessionCallback<Long>() {
							@Override
							public <K, V> Long execute(RedisOperations<K, V> operations) throws DataAccessException {
								RedisTemplate<String, Long> thisRedisTemplate = (RedisTemplate<String, Long>) operations;
								// 在步长范围内，递增+1
								for (int i = 1; i <= SEQ_VAL_STEP_SIZE; i++) {
									thisRedisTemplate.opsForList().rightPush(PLATFORM_NO_STACK_KEY, oldVal + i);
								}
								return null;
							}
						});
                        // 上传之后，取出序列号
						nextPlatformNoTemp = (Long) redisTemplate.opsForList().leftPop(PLATFORM_NO_STACK_KEY);
					}
					return nextPlatformNoTemp;
				});
			}
		}
		return nextSeqVal;
	}

	/**
	 * 格式化序列号
	 *
	 * @param type     业务类型
	 * @param sequence 自然数序列
	 * @param str      有值就是前缀+str+自然数五位，没有就是str用日期
	 * @return
	 */
	public String formatStrNo(String type, String sequence, String str) {
		String pregfix = type.toUpperCase();
		// 这里取了序列的指定长度 ，按照需求设置合理的值，不然有可能提前耗尽序列号
		sequence = String.format("%05d", Integer.valueOf(sequence));
		if (sequence.length() > 5) {
			sequence = StrUtil.sub(sequence, sequence.length() - 5, sequence.length());
		}
		String result = LocalDate.now().format(DateTimeFormatter.ofPattern("yyMMdd"));
		if (StrUtil.isNotEmpty(str)) {
			result = str;
		}
		String template = "{}" + result + "{}";
		return StrUtil.format(template, pregfix, sequence);
	}
}