彻底解决主键冲突：EF Core数据库序列生成终极指南
项目地址: https://gitcode.com/GitHub_Trending/ef/efcore 你是否还在为分布式系统中的主键冲突头疼？是否在寻找比自增ID更灵活的主键方案？本文将带你掌握EF Core中数据库序列（Database Sequence）的完整应用，从基础配置到高并发场景处理，让你彻底摆脱主键管理的困扰。读完本文你将获得：
- 序列生成的3种核心配置方式
- 多数据库实例共享序列的实现方案
- 50线程并发下的序列安全保障措施
- 官方测试用例中的最佳实践提炼
序列生成 vs 自增ID：为什么选择序列？
在传统的数据库设计中，自增ID（Identity Column）是最常用的主键生成方式。但在分布式系统或需要手动插入ID的场景下，自增ID的局限性就会凸显：无法跨数据库实例同步、难以处理数据迁移、插入显式ID时容易冲突。
数据库序列（Sequence）作为一种独立的数据库对象，提供了更灵活的ID生成机制：
- 可跨表共享同一序列
- 支持预分配ID段提高性能
- 允许手动干预序列值
- 天然支持分布式系统
EF Core通过UseHiLo()方法实现了对数据库序列的封装，其核心测试用例可参考test/EFCore.SqlServer.FunctionalTests/SequenceEndToEndTest.cs。该测试类包含了从基础用法到并发场景的11个完整测试方法，覆盖了序列生成的各种边界情况。
基础配置：3步实现序列主键
1. 实体类定义
首先创建包含序列主键的实体类，以测试用例中的Pegasus类为例：
private class Pegasus
{
public int Identifier { get; set; } // 序列主键
public string Name { get; set; }
}
2. 模型配置
在DbContext的OnModelCreating方法中，使用UseHiLo()配置序列主键：
protected override void OnModelCreating(ModelBuilder modelBuilder)
=> modelBuilder.Entity<Pegasus>(b =>
{
b.HasKey(e => e.Identifier);
b.Property(e => e.Identifier).UseHiLo(); // 核心配置
});
UseHiLo()方法会自动创建名为EntityFrameworkHiLoSequence的数据库序列，并设置默认的增量(1)和块大小(10)。
3. 数据库上下文配置
最后配置数据库连接，完成序列主键的设置：
protected override void OnConfiguring(DbContextOptionsBuilder optionsBuilder)
=> optionsBuilder
.UseInternalServiceProvider(_serviceProvider)
.UseSqlServer(connectionString);
通过这三步，EF Core会自动管理序列的创建和ID生成过程。当调用SaveChanges()时，EF Core会从数据库序列获取下一个值作为主键。
高级配置：自定义序列参数
自定义序列名称和增量
默认情况下，EF Core使用固定的序列名称和参数。通过HasSequence()方法可以自定义序列的各种属性：
modelBuilder.HasSequence<int>("CustomSequence")
.StartsAt(100) // 起始值
.IncrementsBy(2) // 增量
.HasMin(100) // 最小值
.HasMax(1000); // 最大值
modelBuilder.Entity<Pegasus>(b =>
{
b.Property(e => e.Identifier)
.HasDefaultValueSql("NEXT VALUE FOR CustomSequence");
});
多数据库实例共享序列
在微服务架构中，有时需要多个数据库实例共享同一序列。测试用例中的Can_use_sequence_end_to_end_on_multiple_databases方法展示了具体实现：
var dbOne = TestStore.Name + "1";
var dbTwo = TestStore.Name + "2";
foreach (var dbName in new[] { dbOne, dbTwo })
{
using var context = new BronieContext(serviceProvider, dbName);
context.Database.EnsureCreatedResiliently(); // 为每个数据库创建序列
}
通过在不同数据库中创建同名序列，结合分布式事务或消息队列，可以实现跨数据库实例的ID唯一性。
并发安全：50线程下的序列保障
高并发场景下的序列生成需要特别注意线程安全。EF Core的测试用例通过Can_use_sequence_end_to_end_from_multiple_contexts_concurrently_async方法验证了50个并发线程下的序列安全性：
const int threadCount = 50;
var tests = new Func<Task>[threadCount];
for (var i = 0; i < threadCount; i++)
{
var closureProvider = serviceProvider;
tests[i] = () => AddEntitiesAsync(closureProvider, TestStore.Name);
}
var tasks = tests.Select(Task.Run).ToArray();
foreach (var t in tasks)
{
await t;
}
测试结果验证了在50个并发线程同时插入数据的情况下，序列生成的ID依然保持唯一性。这得益于EF Core内部的并发控制机制和数据库序列的原子性操作。
特殊场景处理
插入显式ID值
有时需要手动指定ID值，同时保持序列的连续性。测试用例中的Can_use_explicit_values方法展示了如何安全地混合使用自动生成和手动指定的ID：
AddEntitiesWithIds(serviceProvider, 0, TestStore.Name); // 自动生成
AddEntitiesWithIds(serviceProvider, 2, TestStore.Name); // 手动指定起始ID
实现方法是在插入时显式设置ID值，EF Core会自动跳过这些值，从序列的当前值继续生成新ID。
可空类型主键
对于可空类型的主键，EF Core同样支持序列生成。测试用例中的Can_use_sequence_with_nullable_key_end_to_end方法验证了可空主键的序列生成：
private class Unicon
{
public int? Identifier { get; set; } // 可空序列主键
public string Name { get; set; }
}
配置方式与非可空类型完全一致，EF Core会自动处理null值情况，从序列获取新值填充。
性能优化：序列预分配策略
EF Core的UseHiLo()方法默认使用"高-低"算法（Hi-Lo Algorithm），通过预分配ID段来减少数据库访问次数。默认情况下，每次从数据库获取10个ID（块大小），当客户端用完这10个ID后，再从数据库获取下一个块。
这种机制在网络延迟较高或并发量大的场景下能显著提升性能。可以通过UseHiLo()的参数调整块大小：
b.Property(e => e.Identifier).UseHiLo("SequenceName", "Schema", 50); // 块大小50
块大小的设置需要权衡：较大的块大小减少数据库访问次数，但可能导致更多ID浪费；较小的块大小则相反。
官方测试用例解析：从实践中学习
EF Core的官方测试用例为我们提供了序列生成的最佳实践参考。test/EFCore.SqlServer.FunctionalTests/SequenceEndToEndTest.cs包含以下关键测试场景：
| 测试方法 | 核心功能 | 难度级别 |
|---|---|---|
| Can_use_sequence_end_to_end | 基础序列生成 | ★☆☆☆☆ |
| Can_use_sequence_end_to_end_on_multiple_databases | 多数据库共享序列 | ★★★☆☆ |
| Can_use_sequence_end_to_end_async | 异步序列生成 | ★★☆☆☆ |
| Can_use_sequence_end_to_end_from_multiple_contexts_concurrently_async | 并发序列生成 | ★★★★★ |
| Can_use_explicit_values | 显式ID插入 | ★★☆☆☆ |
| Can_use_sequence_with_nullable_key_end_to_end | 可空类型主键 | ★★☆☆☆ |
其中，Can_use_sequence_end_to_end_from_multiple_contexts_concurrently_async方法通过50个并发线程测试了序列的安全性，是高并发场景下的重要参考。该测试创建50个并行任务，每个任务插入20条记录，最终验证所有ID的唯一性。
总结与最佳实践
序列生成作为EF Core中强大的ID管理方案，适用于从简单应用到分布式系统的各种场景。根据官方测试用例和实践经验，我们总结出以下最佳实践：
- 基础场景：直接使用
UseHiLo()默认配置，快速实现序列主键 - 分布式系统：为每个服务创建独立序列，避免跨服务ID冲突
- 高并发场景：适当增大块大小（如50-100）减少数据库访问
- 数据迁移：使用
SetHiLoSequenceFilter()方法排除序列对象 - 测试验证：参考官方测试用例设计序列相关的单元测试
EF Core的序列生成功能经过了充分的测试验证，在test/EFCore.SqlServer.FunctionalTests/SequenceEndToEndTest.cs的并发测试中，50个线程同时插入数据，最终所有ID均保持唯一，证明了其在高并发场景下的可靠性。
掌握序列生成不仅能解决主键管理的各种问题，更能让你深入理解EF Core的设计思想。希望本文能帮助你在实际项目中更好地应用这一强大功能。
点赞+收藏+关注，获取更多EF Core深度技术解析。下期预告：《EF Core 批量操作性能优化：从1000条/秒到10000条/秒的突破》
创作声明：本文部分内容由AI辅助生成（AIGC），仅供参考
