Java生成数据库主键的方式包括：UUID、序列、自动递增、Snowflake算法。 其中，UUID是一种基于时间的唯一标识符，适用于分布式系统；序列是一种数据库提供的生成唯一标识的方式，通常用于Oracle和PostgreSQL；自动递增适用于MySQL等数据库，能够自动生成一个唯一的整数值；Snowflake算法是Twitter开源的一种生成全球唯一ID的算法，适用于高并发场景。
一、UUID
UUID（Universally Unique Identifier）是一种广泛应用的唯一标识符标准。Java中可以使用java.util.UUID类生成UUID。UUID由32个16进制数字组成，通常被分成五组，以连字符分隔，例如123e4567-e89b-12d3-a456-426614174000。
1.1 使用UUID生成主键
使用UUID生成主键的代码非常简单，以下是一个示例：
import java.util.UUID;
public class UUIDExample {
public static void main(String[] args) {
String uniqueID = UUID.randomUUID().toString();
System.out.println("Generated UUID: " + uniqueID);
}
}
1.2 UUID的优缺点
优点：
- 全球唯一：UUID生成的ID在全球范围内是唯一的。
- 去中心化：不需要依赖数据库或其他服务来生成唯一ID。
缺点：
- 存储开销：UUID的长度比较长，占用的存储空间较大。
- 排序性能：UUID是无序的，不适合需要顺序访问的场景。
二、序列
序列是数据库提供的一种生成唯一标识的方式，通常用于Oracle和PostgreSQL等数据库。序列生成的ID是有序的，适合需要顺序访问的场景。
2.1 在Oracle中使用序列
在Oracle数据库中，可以通过以下SQL语句创建一个序列：
CREATE SEQUENCE my_sequence
START WITH 1
INCREMENT BY 1
NOCACHE
NOCYCLE;
然后在Java代码中，可以通过JDBC调用序列生成的ID：
import java.sql.Connection;
import java.sql.DriverManager;
import java.sql.PreparedStatement;
import java.sql.ResultSet;
public class SequenceExample {
public static void main(String[] args) {
try {
Connection connection = DriverManager.getConnection("jdbc:oracle:thin:@localhost:1521:xe", "username", "password");
PreparedStatement statement = connection.prepareStatement("SELECT my_sequence.NEXTVAL FROM dual");
ResultSet rs = statement.executeQuery();
if (rs.next()) {
int id = rs.getInt(1);
System.out.println("Generated ID: " + id);
}
rs.close();
statement.close();
connection.close();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
2.2 序列的优缺点
优点：
- 有序：生成的ID是有序的，适合需要顺序访问的场景。
- 简单：数据库直接提供的功能，使用方便。
缺点：
- 依赖数据库：需要依赖数据库的序列功能，不适用于所有数据库。
- 单点问题：在分布式系统中，可能会成为性能瓶颈。
三、自动递增
自动递增是一种常见的生成唯一标识的方式，适用于MySQL等数据库。通过设置表的主键为自动递增，可以在插入数据时自动生成唯一的整数值。
3.1 在MySQL中使用自动递增
在MySQL中，可以通过以下SQL语句创建一个带有自动递增主键的表：
CREATE TABLE my_table (
id INT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,
name VARCHAR(255) NOT NULL
);
然后在Java代码中，可以通过JDBC插入数据并获取生成的ID：
import java.sql.Connection;
import java.sql.DriverManager;
import java.sql.PreparedStatement;
import java.sql.ResultSet;
public class AutoIncrementExample {
public static void main(String[] args) {
try {
Connection connection = DriverManager.getConnection("jdbc:mysql://localhost:3306/mydb", "username", "password");
PreparedStatement statement = connection.prepareStatement("INSERT INTO my_table (name) VALUES (?)", PreparedStatement.RETURN_GENERATED_KEYS);
statement.setString(1, "John Doe");
statement.executeUpdate();
ResultSet rs = statement.getGeneratedKeys();
if (rs.next()) {
int id = rs.getInt(1);
System.out.println("Generated ID: " + id);
}
rs.close();
statement.close();
connection.close();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
3.2 自动递增的优缺点
优点：
- 简单：数据库直接提供的功能，使用方便。
- 有序：生成的ID是有序的，适合需要顺序访问的场景。
缺点：
- 依赖数据库：需要依赖数据库的自动递增功能，不适用于所有数据库。
- 单点问题：在分布式系统中，可能会成为性能瓶颈。
四、Snowflake算法
Snowflake算法是Twitter开源的一种生成全球唯一ID的算法，适用于高并发场景。Snowflake生成的ID是64位的长整型，由时间戳、数据中心ID、机器ID和序列号组成。
4.1 Snowflake算法的实现
以下是一个简单的Snowflake算法实现示例：
public class SnowflakeIdGenerator {
private final long twepoch = 1288834974657L;
private final long workerIdBits = 5L;
private final long datacenterIdBits = 5L;
private final long maxWorkerId = -1L ^ (-1L << workerIdBits);
private final long maxDatacenterId = -1L ^ (-1L << datacenterIdBits);
private final long sequenceBits = 12L;
private final long workerIdShift = sequenceBits;
private final long datacenterIdShift = sequenceBits + workerIdBits;
private final long timestampLeftShift = sequenceBits + workerIdBits + datacenterIdBits;
private final long sequenceMask = -1L ^ (-1L << sequenceBits);
private long workerId;
private long datacenterId;
private long sequence = 0L;
private long lastTimestamp = -1L;
public SnowflakeIdGenerator(long workerId, long datacenterId) {
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));
}
this.workerId = workerId;
this.datacenterId = datacenterId;
}
public synchronized long nextId() {
long timestamp = timeGen();
if (timestamp < lastTimestamp) {
throw new RuntimeException(String.format("Clock moved backwards. Refusing to generate id for %d milliseconds", lastTimestamp - timestamp));
}
if (lastTimestamp == timestamp) {
sequence = (sequence + 1) & sequenceMask;
if (sequence == 0) {
timestamp = tilNextMillis(lastTimestamp);
}
} else {
sequence = 0L;
}
lastTimestamp = timestamp;
return ((timestamp - twepoch) << timestampLeftShift)
| (datacenterId << datacenterIdShift)
| (workerId << workerIdShift)
| sequence;
}
protected long tilNextMillis(long lastTimestamp) {
long timestamp = timeGen();
while (timestamp <= lastTimestamp) {
timestamp = timeGen();
}
return timestamp;
}
protected long timeGen() {
return System.currentTimeMillis();
}
public static void main(String[] args) {
SnowflakeIdGenerator idGenerator = new SnowflakeIdGenerator(1, 1);
for (int i = 0; i < 10; i++) {
long id = idGenerator.nextId();
System.out.println("Generated ID: " + id);
}
}
}
4.2 Snowflake算法的优缺点
优点：
- 高并发：适用于高并发场景，生成ID速度快。
- 分布式：适用于分布式系统，能够保证全球唯一。
缺点：
- 实现复杂：算法实现较为复杂，需要理解时间戳、数据中心ID、机器ID和序列号的组合逻辑。
- 时钟依赖：依赖系统时钟，如果时钟回拨，可能会生成重复的ID。
五、总结
在Java中生成数据库主键有多种方式可选，每种方式都有其优缺点和适用场景：
- UUID适用于分布式系统，不依赖数据库，但存储开销大，排序性能差。
- 序列适用于需要顺序访问的场景，依赖数据库，不适用于所有数据库。
- 自动递增适用于需要顺序访问的场景，依赖数据库，在分布式系统中可能成为性能瓶颈。
- Snowflake算法适用于高并发和分布式系统，生成速度快，保证全球唯一，但实现复杂，依赖系统时钟。
选择合适的主键生成方式需要根据具体的应用场景和需求来决定。
相关问答FAQs：
1. 如何在Java中生成数据库主键？
在Java中生成数据库主键可以通过多种方式实现，其中一种常见的方式是使用UUID（通用唯一标识符）。可以通过Java的UUID类生成一个唯一的标识符，然后将其作为主键插入数据库中。
2. 如何确保生成的数据库主键唯一性？
为了确保生成的数据库主键的唯一性，可以使用数据库的自增长字段或者使用UUID来生成主键。如果使用自增长字段，数据库会自动为每条记录分配一个唯一的主键值。而如果使用UUID，UUID类可以生成一个全局唯一的标识符，可以保证主键的唯一性。
3. 如何在Java中使用自增长字段生成数据库主键？
在Java中使用自增长字段生成数据库主键可以通过使用数据库的自增长特性来实现。首先，需要在数据库表中设置一个自增长字段（如MySQL的AUTO_INCREMENT），然后在Java代码中插入数据时不指定主键的值，数据库会自动分配一个唯一的主键值。在插入数据后，可以通过获取数据库自动生成的主键值来获取刚刚插入的记录的主键。
原创文章，作者：Edit1，如若转载，请注明出处：https://docs.pingcode.com/baike/340136
