数据库的主键

在使用Oracle数据库时,若采用系统时间戳作为主键且精度到毫秒级,在高并发场景下可能会出现主键重复的情况。本文探讨了在Java应用中通过JDBC批量插入数据时遇到的这一问题,并提出了可能的解决方案。

今天来个简单的。

我们的数据库里有一张表,用来存放实时数据。有一个字段是主键,内容规定为系统时间戳,精确到毫秒级。

也就是类似这样。

INSERT  INTO TABLENAME (F_IT_ID)  VALUES (TO_CHAR(SYSTIMESTAMP,'YYYYDDMMHI24MISSFF'))

这个指令是由JDBC发出并执行的。现在遇到一个问题。因为数据库操作速度过快,而这个字段又是主键。于是呢……

报错了。违反唯一约束。

也就是说,对Oracle而言,同一毫秒内插入了两条数据。

那么,那么,要怎么解决呢?

我们的Java代码大致如下:

getConnection...

for (int i = 0;i < size;i++){   

    executeCommand...

}

closeConnection...

如何解决呢?

上述代码均为伪代码,请不要深究语法细节。从宏观的层面上说,应该怎么解决这个问题呢?

高并发分布式系统中生成全局唯一Id汇总 数据在分片时,典型的是分库分表,就有一个全局ID生成的问题。 单纯的生成全局ID并不是什么难题,但是生成的ID通常要满足分片的一些要求: 1 不能有单点故障。 2 以时间为序,或者ID里包含时间。这样一是可以少一个索引,二是冷热数据容易分离。 3 可以控制ShardingId。比如某一个用户的文章要放在同一个分片内,这样查询效率高,修改也容易。 4 不要太长,最好64bit。使用long比较好操作,如果是96bit,那就要各种移位相当的不方便,还有可能有些组件不能支持这么大的ID。 一 twitter twitter在把存储系统从MySQL迁移到Cassandra的过程中由于Cassandra没有顺序ID生成机制,于是自己开发了一套全局唯一ID生成服务:Snowflake。 1 41位的时间序列(精确到毫秒,41位的长度可以使用69年) 2 10位的机器标识(10位的长度最多支持部署1024个节点) 3 12位的计数顺序号(12位的计数顺序号支持每个节点每毫秒产生4096个ID序号) 最高位是符号位,始终为0。 优点:高性能,低延迟;独立的应用;按时间有序。 缺点:需要独立的开发和部署。 原理 java 实现代码 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 public class IdWorker { private final long workerId; private final static long twepoch = 1288834974657L; private long sequence = 0L; private final static long workerIdBits = 4L; public final static long maxWorkerId = -1L ^ -1L << workerIdBits; private final static long sequenceBits = 10L; private final static long workerIdShift = sequenceBits; private final static long timestampLeftShift = sequenceBits + workerIdBits; public final static long sequenceMask = -1L ^ -1L < this.maxWorkerId || workerId < 0) { throw new IllegalArgumentException(String.format( "worker Id can't be greater than %d or less than 0", this.maxWorkerId)); } this.workerId = workerId; } public synchronized long nextId() { long timestamp = this.timeGen(); if (this.lastTimestamp == timestamp) { this.sequence = (this.sequence + 1) & this.sequenceMask; if (this.sequence == 0) { System.out.println("###########" + sequenceMask); timestamp = this.tilNextMillis(this.lastTimestamp); } } else { this.sequence = 0; } if (timestamp < this.lastTimestamp) { try { throw new Exception( String.format( "Clock moved backwards. Refusing to generate id for %d milliseconds", this.lastTimestamp - timestamp)); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } this.lastTimestamp = timestamp; long nextId = ((timestamp - twepoch << timestampLeftShift)) | (this.workerId << this.workerIdShift) | (this.sequence); System.out.println("timestamp:" + timestamp + ",timestampLeftShift:" + timestampLeftShift + ",nextId:" + nextId + ",workerId:" + workerId + ",sequence:" + sequence); return nextId; } private long tilNextMillis(final long lastTimestamp) { long timestamp = this.timeGen(); while (timestamp <= lastTimestamp) { timestamp = this.timeGen(); } return timestamp; } private long timeGen() { return System.currentTimeMillis(); } public static void main(String[] args){ IdWorker worker2 = new IdWorker(2); System.out.println(worker2.nextId()); } }
### 数据库主键的概念与定义 主键是关系型数据库中的核心概念之一,用于惟一标识表中的一行记录[^1]。它的主要作用在于确保每一条记录都具有独一无二的身份,并且能够作为其他表中外键的有效引用对象。 #### 主键的特点 - **唯一性**:主键字段的值在整个表中必须是唯一的。 - **不可为空**:主键字段不允许存储 `NULL` 值。 - **稳定性**:一旦设定为主键,该字段的值应尽可能保持不变,以避免影响外键关联和其他依赖逻辑。 --- ### 主键的创建方式 在 MySQL 或其他关系型数据库中,可以通过以下几种方式定义主键: #### 1. 单字段主键 单字段主键是最常见的形式,适用于仅需通过某一特定字段区分不同记录的情况。例如,在用户表中,可以将用户的 ID 字段设置为主键: ```sql CREATE TABLE users ( id INT PRIMARY KEY, name VARCHAR(50), email VARCHAR(100) ); ``` #### 2. 自增主键 为了简化主键管理并减少手动维护的工作量,许多数据库支持自动增长功能。以下是 MySQL 的实现示例: ```sql CREATE TABLE products ( id INT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY, product_name VARCHAR(100), price DECIMAL(10, 2) ); ``` 在此情况下,每次插入新记录时,数据库会自动为 `id` 字段分配一个递增值[^2]。 #### 3. 复合主键 复合主键由多个字段共同组成,主要用于描述多对多关系或其他复杂场景下的数据结构。尽管这种方式有时被认为是不推荐的做法[^3],但在某些特殊需求下仍然适用。例如: ```sql CREATE TABLE order_items ( order_id INT, product_id INT, quantity INT, PRIMARY KEY (order_id, product_id) ); ``` 需要注意的是,使用复合主键可能会带来一些潜在问题,比如增加外键设计的复杂度以及降低查询性能。 --- ### 插入数据时的注意事项 当向带有主键约束的表中插入数据时,如果尝试插入重复的主键值,则会发生主键冲突错误。为了避免这种情况的发生,可以选择如下策略之一: - 确保插入前验证目标主键是否已经存在; - 利用自增机制动态生成新的主键值。 对于后者而言,在 MyBatis 框架中可通过配置 `<insert>` 节点的相关属性轻松获取刚插入记录所使用的主键值[^4]: ```xml <insert id="insertProduct" useGeneratedKeys="true" keyProperty="id"> INSERT INTO products (product_name, price) VALUES (#{productName}, #{price}) </insert> ``` 上述 XML 片段表明框架会在执行插入操作之后读取数据库返回的新生成主键,并将其赋给 Java 对象对应属性。 --- ### 更新主键的可能性及其风险 理论上讲,直接修改现有记录的主键并非最佳实践,因为这可能导致与其相关联的所有外键失效或者需要同步调整。因此建议尽量避免此类变更行为。 ---
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