併發自定義主鍵生成策略

阿新 • • 發佈：2019-02-05

前言

在專案開發中,我遇到一個需求.就是要生成自定義的主鍵.
主鍵的格式為:字首 + 當天日期 + 自增長序列號

自增長序列號: 這個序列號是每天從0或1開始自增長的

在瞭解完需要之後,我做了簡單的分析之後就馬上進入編碼模式,這裡我使用的是mysql資料,全部程式碼已經上傳到github,有需要的同學自行下載

目錄結構(專案管理工具用的maven)

src
- main
  - java
    - com.kco.bean.SequenceNumberBean
    - com.kco.dao.SequenceNumberDao
    - com.kco.Enum.SequenceNumberEnum
    - com.kco.service.SequenceNumberService
    - com.kco.service.SequenceNumberServiceImpl
  - resources
    - META-INF/mybatis/mapper/SequenceNumberDao.xml
    - META-INF/mybatis/sql-map-config.xml
    - META-INF/spring/spring-base-jdbc.xml
    - log4j.properties
- test
  - java
    - com.kco.TestSequenceNumberService
pom.xml

編碼

1, 首先建立一個maven工程,配置一下jar依賴 pom.xml

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?> 

<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
         xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>

    <groupId>com.kco</groupId>
    <artifactId 
>mytestcode</artifactId>
    <version>1.0-SNAPSHOT</version>

    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.apache.commons</groupId>
            <artifactId>commons-lang3</artifactId>
            <version>3.3.2</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.apache.commons</groupId>
            <artifactId>commons-io</artifactId>
            <version>1.3.2</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.apache.commons</groupId>
            <artifactId>commons-collections4</artifactId>
            <version>4.1</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.apache.commons</groupId>
            <artifactId>commons-dbcp2</artifactId>
            <version>2.0.1</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.apache.commons</groupId>
            <artifactId>commons-pool2</artifactId>
            <version>2.3</version>
        </dependency>

        <!-- test -->
        <dependency>
            <groupId>junit</groupId>
            <artifactId>junit</artifactId>
            <version>4.10</version>
            <scope>test</scope>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework</groupId>
            <artifactId>spring-test</artifactId>
            <scope>test</scope>
            <version>4.2.3.RELEASE</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>mysql</groupId>
            <artifactId>mysql-connector-java</artifactId>
            <version>5.1.12</version>
            <scope>runtime</scope>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.mybatis</groupId>
            <artifactId>mybatis</artifactId>
            <version>3.2.7</version>
        </dependency>
        <!-- spring -->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework</groupId>
            <artifactId>spring-context</artifactId>
            <version>4.2.3.RELEASE</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework</groupId>
            <artifactId>spring-context-support</artifactId>
            <version>4.2.3.RELEASE</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework</groupId>
            <artifactId>spring-tx</artifactId>
            <version>4.2.3.RELEASE</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework</groupId>
            <artifactId>spring-jdbc</artifactId>
            <version>4.2.3.RELEASE</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework</groupId>
            <artifactId>spring-beans</artifactId>
            <version>4.2.3.RELEASE</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework</groupId>
            <artifactId>spring-aop</artifactId>
            <version>4.2.3.RELEASE</version>
        </dependency>
        <!-- aop -->
        <dependency>
            <groupId>org.aspectj</groupId>
            <artifactId>aspectjrt</artifactId>
            <version>1.8.8</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.aspectj</groupId>
            <artifactId>aspectjtools</artifactId>
            <version>1.8.8</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.aspectj</groupId>
            <artifactId>aspectjweaver</artifactId>
            <version>1.8.8</version>
        </dependency>
        <!--spring mybatis 整合-->
        <dependency>
            <groupId>org.mybatis</groupId>
            <artifactId>mybatis-spring</artifactId>
            <version>1.2.2</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>log4j</groupId>
            <artifactId>log4j</artifactId>
            <version>1.2.17</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.slf4j</groupId>
            <artifactId>slf4j-log4j12</artifactId>
            <version>1.7.13</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.slf4j</groupId>
            <artifactId>slf4j-api</artifactId>
            <version>1.7.13</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.slf4j</groupId>
            <artifactId>jcl-over-slf4j</artifactId>
            <scope>runtime</scope>
            <version>1.7.13</version>
        </dependency>
    </dependencies>

    <build>
        <plugins>
            <plugin>
                <groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
                <artifactId>maven-compiler-plugin</artifactId>
                <version>3.5.1</version>
                <configuration>
                    <source>1.8</source>
                    <target>1.8</target>
                    <encoding>UTF-8</encoding>
                </configuration>
            </plugin>
            <plugin>
                <groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
                <artifactId>maven-resources-plugin</artifactId>
                <version>2.6</version>
                <configuration>
                    <nonFilteredFileExtensions>
                        <nonFilteredFileExtension>tbl</nonFilteredFileExtension>
                    </nonFilteredFileExtensions>
                </configuration>
            </plugin>

        </plugins>
    </build>
</project>

2., 初始化資料庫

CREATE TABLE PUB_SEQUENCE_NUMBER(
  prefix VARCHAR(10) NOT NULL PRIMARY KEY COMMENT '字首(主鍵)',
  NAME  VARCHAR(30) NOT NULL COMMENT '描述',
  toda
  y char(8) NOT NULL COMMENT '當天日期',
  minNum INTEGER NOT NULL DEFAULT 0 COMMENT '序列號最小號碼',
  currentNum INTEGER NOT NULL DEFAULT 0 COMMENT '當前序列號',
  numLength INTEGER NOT NULL DEFAULT 8 COMMENT '序列號長度'
);

3, 整合spring和mybatis,建立執行緒池和事務切面等 spring-base-jdbc.xml

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
       xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
       xmlns:context="http://www.springframework.org/schema/context"
       xmlns:tx="http://www.springframework.org/schema/tx"
       xmlns:aop="http://www.springframework.org/schema/aop"
       xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans
        http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd
        http://www.springframework.org/schema/context
        http://www.springframework.org/schema/context/spring-context.xsd
        http://www.springframework.org/schema/aop
        http://www.springframework.org/schema/aop/spring-aop.xsd
        http://www.springframework.org/schema/tx
        http://www.springframework.org/schema/tx/spring-tx.xsd">

    <context:annotation-config/>
    <context:component-scan base-package="com.kco" />

    <!-- 配置config的資料庫 -->
    <bean id="dataSource" class="org.apache.commons.dbcp2.BasicDataSource">
        <property name="driverClassName" value="com.mysql.jdbc.Driver"/>
        <property name="url" value="jdbc:mysql:///test?useUnicode=yes&amp;characterEncoding=utf8&amp;allowMultiQueries=true"/>
        <property name="username" value="root"/>
        <property name="password" value="123456"/>
        <property name="minIdle" value="10"/>
        <property name="maxIdle" value="10"/>
        <property name="maxWaitMillis" value="-1"/>
        <property name="maxTotal" value="10"/>
    </bean>
    <!-- spring和MyBatis完美整合-->
    <bean id="sqlSessionFactory" class="org.mybatis.spring.SqlSessionFactoryBean" >
        <property name="dataSource" ref="dataSource" />
        <property name="configLocation"
                  value="classpath:META-INF/mybatis/sql-map-config.xml" />
        <property name="mapperLocations" value="classpath*:META-INF/mybatis/mapper/*Dao.xml" />
    </bean>

    <bean class="org.mybatis.spring.mapper.MapperScannerConfigurer" id="mapperScannerConfigurer">
        <property name="annotationClass" value="org.springframework.stereotype.Repository"/>
        <property name="basePackage" value="com.kco.dao"/>
    </bean>

    <bean id="transactionManager"
          class="org.springframework.jdbc.datasource.DataSourceTransactionManager">
        <property name="dataSource" ref="dataSource" />
    </bean>

    <tx:advice id="txAdvice">
        <tx:attributes>
            <tx:method name="*"  propagation="REQUIRED" rollback-for="java.lang.Throwable"/>
        </tx:attributes>
    </tx:advice>

    <aop:config>
        <aop:advisor advice-ref="txAdvice" pointcut="execution(* *..*ServiceImpl*.*(..))"/>
    </aop:config>
</beans>

4, 配置mybatis sql-map-config.xml

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" ?>
<configuration>
<properties>
    <property name="dialect" value="mysql"/>
    <property name="pageSqlId" value=".*Page$"/>
</properties>
<settings>
    <setting name="cacheEnabled" value="false"/>
    <setting name="lazyLoadingEnabled" value="false"/>
</settings>
</configuration>

5, 因為要生成自定義主鍵一般在開發階段就已經能確定,所以我這裡使用了一個列舉類來管理所有的自定義主鍵 com.kco.Enum.SequenceNumberEnum

package com.kco.Enum;


import com.kco.bean.SequenceNumberBean;

/**
 * com.kco.Enum
 * Created by swlv on 2016/10/25.
 */
public enum SequenceNumberEnum {
    GD(new SequenceNumberBean("GD","工單主鍵生成策略", 1, 1, 8));

    private SequenceNumberBean sequenceNumberBean;
    SequenceNumberEnum(SequenceNumberBean sequenceNumberBean){
        this.sequenceNumberBean = sequenceNumberBean;
    }

    public SequenceNumberBean getSequenceNumberBean() {
        return sequenceNumberBean;
    }
}

6, 資料庫PUB_SEQUENCE_NUMBER對應的bean類 com.kco.bean.SequenceNumberBean

package com.kco.bean;

/**
 * 主鍵生成策略的bean
 * com.kco.bean
 * Created by swlv on 2016/10/25.
 */
public class SequenceNumberBean {

    private String prefix;
    private String name;
    private String today;
    private int minNum;
    private int currentNum;
    private int numLength;

    public String getPrefix() {
        return prefix;
    }

    public void setPrefix(String prefix) {
        this.prefix = prefix;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public String getToday() {
        return today;
    }

    public void setToday(String today) {
        this.today = today;
    }

    public int getMinNum() {
        return minNum;
    }

    public void setMinNum(int minNum) {
        this.minNum = minNum;
    }

    public int getCurrentNum() {
        return currentNum;
    }

    public void setCurrentNum(int currentNum) {
        this.currentNum = currentNum;
    }

    public int getNumLength() {
        return numLength;
    }

    public void setNumLength(int numLength) {
        this.numLength = numLength;
    }

    public SequenceNumberBean() {
    }

    public SequenceNumberBean(String prefix, String name, int minNum, int currentNum, int numLength) {
        this.prefix = prefix;
        this.name = name;
        this.minNum = minNum;
        this.currentNum = currentNum;
        this.numLength = numLength;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "SequenceNumberBean{" +
                "prefix='" + prefix + '\'' +
                ", name='" + name + '\'' +
                ", today='" + today + '\'' +
                ", minNum=" + minNum +
                ", currentNum=" + currentNum +
                ", numLength=" + numLength +
                '}';
    }
}

7, 服務層的介面類以及實現 com.kco.service.SequenceNumberService

package com.kco.service;


import com.kco.Enum.SequenceNumberEnum;

/**
 * com.kco.service
 * Created by swlv on 2016/10/25.
 */
public interface SequenceNumberService {
    /**
     * 生成一個主鍵
     * @param sequenceNumberEnum 主鍵生成型別
     * @return 返回一個生成的主鍵
     */
    String newSequenceNumber(SequenceNumberEnum sequenceNumberEnum);

}

com.kco.service.SequenceNumberServiceImpl

package com.kco.service;

import com.kco.Enum.SequenceNumberEnum;
import com.kco.bean.SequenceNumberBean;
import com.kco.dao.SequenceNumberDao;
import org.springframework.stereotype.Service;

import javax.annotation.Resource;

/**
 * com.kco.service
 * Created by swlv on 2016/10/25.
 */
@Service
public class SequenceNumberServiceImpl implements SequenceNumberService{
    @Resource
    private SequenceNumberDao sequenceNumberDao;
    @Override
    public synchronized String newSequenceNumber(SequenceNumberEnum sequenceNumberEnum) {
        if (sequenceNumberEnum == null){
            return null;
        }
        try {
            SequenceNumberBean sequenceNumberBean = sequenceNumberDao.newSequenceNumber(sequenceNumberEnum.getSequenceNumberBean().getPrefix());
            Thread.sleep(100);
            if (sequenceNumberBean == null){
                sequenceNumberBean = sequenceNumberEnum.getSequenceNumberBean();
                sequenceNumberBean.setToday(sequenceNumberDao.getToday());
            }
            Thread.sleep(100);
            sequenceNumberDao.updateSequenceNumber(sequenceNumberBean);
            Thread.sleep(100);
            return String.format("%s%6s%08d",
                    sequenceNumberBean.getPrefix(), sequenceNumberBean.getToday(), sequenceNumberBean.getCurrentNum());
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
            return "";
        }

    }
}

8, 資料庫dao層介面 com.kco.dao.SequenceNumberDao

package com.kco.dao;

import com.kco.bean.SequenceNumberBean;
import org.apache.ibatis.annotations.Param;
import org.springframework.stereotype.Repository;

/**
 * com.kco.dao
 * Created by swlv on 2016/10/25.
 */
@Repository
public interface SequenceNumberDao {
    /**
     * 根據字首生成一個序列號資訊
     * @param prefix 字首
     * @return 新的序列號資訊
     */
    SequenceNumberBean newSequenceNumber(@Param("prefix") String prefix);

    /**
     * 將生成的序列號資訊更新到資料庫中
     * @param sequenceNumberBean 需要更新資訊
     */
    void updateSequenceNumber(@Param("bean") SequenceNumberBean sequenceNumberBean);

    /**
     * 獲取資料庫當天日期
     * @return
     */
    String getToday();
}

9., dao層mybatis的實現 SequenceNumberDao.xml

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<mapper namespace="com.kco.dao.SequenceNumberDao">

    <resultMap id="sequenceNumberResultMap" type="com.kco.bean.SequenceNumberBean">
        <id property="prefix" column="prefix"/>
        <result property="name" column="name"/>
        <result property="today" column="today"/>
        <result property="minNum" column="minNum"/>
        <result property="currentNum" column="currentNum"/>
        <result property="numLength" column="numLength"/>
    </resultMap>

    <select id="newSequenceNumber" resultMap="sequenceNumberResultMap">
        SELECT prefix,name,today,minNum,currentNum + 1 as currentNum,numLength
        FROM PUB_SEQUENCE_NUMBER
        WHERE prefix = #{prefix}
        AND today = DATE_FORMAT(CURRENT_DATE(),'%Y%m%d')
    </select>

    <update id="updateSequenceNumber" parameterType="com.kco.bean.SequenceNumberBean">
        REPLACE INTO PUB_SEQUENCE_NUMBER(prefix,name,today,minNum,currentNum,numLength)
        VALUES(#{bean.prefix}, #{bean.name}, DATE_FORMAT(CURRENT_DATE(),'%Y%m%d'), #{bean.minNum}, #{bean.currentNum},#{bean.numLength})
    </update>

    <select id="getToday" resultType="string">
        SELECT DATE_FORMAT(CURRENT_DATE(),'%Y%m%d')
    </select>
</mapper>

10, 編寫測試程式碼(模擬併發測試) com.kco.TestSequenceNumberService

package com.kco;


import com.kco.Enum.SequenceNumberEnum;
import com.kco.service.SequenceNumberService;
import org.apache.commons.collections4.CollectionUtils;
import org.springframework.context.ApplicationContext;
import org.springframework.context.support.ClassPathXmlApplicationContext;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.List;
import java.util.Queue;
import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;

/**
 * com.cmbchina.base.service
 * Created by swlv on 2016/10/25.
 */

public class TestSequenceNumberService {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        ApplicationContext applicationContext = new ClassPathXmlApplicationContext("META-INF/spring/spring-base-jdbc.xml");
        SequenceNumberService sequenceNumberService = applicationContext.getBean(SequenceNumberService.class);
        Queue<String> queue = new ArrayBlockingQueue<String>(200);
        List<Thread> list = new ArrayList<>();
        for (int i = 0;i < 200; i ++){
            list.add(new Thread(()->{
                String key = sequenceNumberService.newSequenceNumber(SequenceNumberEnum.GD);
                queue.add(key);
            }));
        }
        for (Thread thread : list){
            thread.start();
        }

        while (queue.size() != 200);
        System.out.println(queue);
    }

}

11, 至此整個專案就已經搭建完成

細節解析

在com.kco.service.SequenceNumberServiceImpl#newSequenceNumber的實現中在更新當天日期字串時,使用的是sequenceNumberBean.setToday(sequenceNumberDao.getToday());這是因為伺服器的時間跟資料庫的時間有可能不一致,這裡以資料庫的時間為準

測試

1, 查詢資料庫的資料
SELECT count(1) FROM PUB_SEQUENCE_NUMBER
結果:

count(1)
0

2, 清空資料後,再執行com.kco.TestSequenceNumberService#main

3, 然後查一下資料庫
SELECT * FROM PUB_SEQUENCE_NUMBER

prefix	NAME	today	minNum	currentNum	numLength
GD	工單主鍵生成策略	20161026	1	176	8

問題出現了,明明我是啟動了200個執行緒在跑,怎麼才生成176個主鍵,檢查程式碼也沒有問題啊,newSequenceNumber也加了關鍵字synchronized.

先把這個問題放一下,來回憶一下synchronized的用法,
synchronized是線上程池在訪問共同變數時使其加鎖,達到互斥的效果
共同變數?共同變數?咦,好像有什麼不對勁的地方.newSequenceNumber使用的都是區域性變數,沒有共同變數啊!不對?是有共同變數,那個共同變數就是資料庫的記錄
除此之外使用synchronized還有一個問題,這個專案是web專案的一部分,一般在部署web專案都是有幾個單邊,即在不同的PC部署幾個一模一樣的程式碼,再通過叢集訪問的方式隨機訪問其中一臺.那麼這幾個應用其實就是多程序程式,都不再一個JVM中執行,加synchronized來保證互斥,是不夠的.

4, 既然知道是資料庫同步出現了問題,那麼怎麼保證資料庫同步呢?
上網搜尋一下,發現數據庫有悲觀鎖和樂觀鎖

解決方法就是在Dao層的實現

<select id="newSequenceNumber" resultMap="sequenceNumberResultMap">
        SELECT prefix,name,today,minNum,currentNum + 1 as currentNum,numLength
        FROM PUB_SEQUENCE_NUMBER
        WHERE prefix = #{prefix}
        AND today = DATE_FORMAT(CURRENT_DATE(),'%Y%m%d')
    </select>

改為

<select id="newSequenceNumber" resultMap="sequenceNumberResultMap">
        SELECT prefix,name,today,minNum,currentNum + 1 as currentNum,numLength
        FROM PUB_SEQUENCE_NUMBER
        WHERE prefix = #{prefix}
        AND today = DATE_FORMAT(CURRENT_DATE(),'%Y%m%d') for UPDATE
    </select>

5, 然後再重新查一下資料庫
SELECT * FROM PUB_SEQUENCE_NUMBER

prefix	NAME	today	minNum	currentNum	numLength
GD	工單主鍵生成策略	20161026	1	200	8

發現問題解決了,這裡是用到了資料庫鎖表的機制來實現同步.

以後有機會再學一下資料庫同步,悲觀鎖和樂觀鎖.因為這個我還不太熟悉,這裡就不賣弄了.

6., 修改一下 com.kco.Enum.SequenceNumberEnum 再增加一個自定義主鍵GDD(new SequenceNumberBean("GDD","工單主鍵生成策略", 1, 1, 8))

7., 清空資料,然後執行com.kco.TestSequenceNumberService#main

8, 修改com.kco.TestSequenceNumberService2#main
將String key = sequenceNumberService.newSequenceNumber(SequenceNumberEnum.GD);改為String key = sequenceNumberService.newSequenceNumber(SequenceNumberEnum.GDD);再次執行com.kco.TestSequenceNumberService#main, 這是用來模擬兩個程式同時訪問資料的情況

9, 查詢資料
SELECT * FROM PUB_SEQUENCE_NUMBER

prefix	NAME	today	minNum	currentNum	numLength
GD	工單主鍵生成策略	20161026	1	200	8
GDD	工單主鍵生成策略	20161026	1	200	8

資料正常

10., 清空資料,連續執行兩次com.kco.TestSequenceNumberService2#main模擬多程序對生成同一個自定義主鍵

11, 查詢結果
SELECT * FROM PUB_SEQUENCE_NUMBER

prefix	NAME	today	minNum	currentNum	numLength
GDD	工單主鍵生成策略	20161026	1	400	8

至此, 全部搞定

遺留問題

資料庫悲觀鎖和樂觀鎖具體是怎麼樣的.有什麼區別?
for update鎖表對效能有沒有什麼影響,除了效能,還有其他隱藏的隱患?

這幾個問題就留給讀者(還有我自己)自行查資料研究了

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