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本文轉(zhuǎn)載自微信公眾號「Java極客技術(shù)」，作者鴨血粉絲Tang。轉(zhuǎn)載本文請聯(lián)系Java極客技術(shù)公眾號。

一、介紹

曾經(jīng)有個(gè)項(xiàng)目，我們線上出了一次事故，這個(gè)事故的表象大體是這樣的：

系統(tǒng)出現(xiàn)了兩個(gè)一模一樣的訂單號，訂單的內(nèi)容卻不是一樣的，而且事情發(fā)生的不止一次，被老板發(fā)現(xiàn)之后，當(dāng)月績效被扣光!

事后經(jīng)過排查，產(chǎn)生這個(gè)問題，總結(jié)主要有兩個(gè)原因：

• 數(shù)據(jù)庫訂單表里面，對訂單編號沒有設(shè)置唯一鍵約束
• 生成訂單編號的時(shí)候，采用了隨機(jī)數(shù)，導(dǎo)致有部分單號發(fā)生了重復(fù)

針對這個(gè)問題也做了一些研究，有一些收獲想分享給大家!

本文主要以討論電商的訂單編碼規(guī)則為案例，其他類型的服務(wù)編號設(shè)計(jì)思路其實(shí)也是相似的。

不廢話，直接干貨!

訂單命名的幾種規(guī)則總結(jié)：

• 不重復(fù)：這點(diǎn)我相信大家都懂，必須全局唯一
• 安全性：訂單號需要做到不容易被人為的猜測或者推測出來，例如訂單號就是流水號的話，那么別人就很容易從訂單號推測出公司的整體運(yùn)營情況。
• 禁用隨機(jī)碼：很多人分析生成訂單號的時(shí)候，第一個(gè)念頭肯定是不重復(fù)唯一性，那么第二個(gè)念頭可能就是安全性，想要同時(shí)滿足前兩者，很容易想到使用隨機(jī)碼，隨機(jī)碼從一定程度來說，更安全、不重復(fù)性更高，但是可讀性差，有概率會發(fā)生重復(fù)。
• 防止并發(fā)：針對系統(tǒng)的并發(fā)業(yè)務(wù)場景(如秒殺)，需要做到并發(fā)場景下，訂單編號生成快速、不重復(fù)等要求
• 控制位數(shù)：訂單號的位數(shù)盡量在 10 位 ～ 18 位之間。太短的情況下，如果交易量過大，很難做到防止重復(fù)，太長可讀性差、意義也不大。

二、方案實(shí)踐

上面提到了訂單編號生成的規(guī)則，那要實(shí)現(xiàn)這樣的規(guī)則，該如何實(shí)現(xiàn)會比較好呢?

下面總結(jié)幾種常見的處理方式，我們一一分析!

2.1、方案一：UUID

UUID 是Universally Unique Indentifier的縮寫，翻譯為通用唯一識別碼，顧名思義 UUID 是一個(gè)用于記錄唯一標(biāo)識一條的數(shù)據(jù)，其按照開放軟件基金會(OSF)指定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算，用到了以太網(wǎng)卡地址(MAC)、納秒級時(shí)間、芯片 ID 碼和許多可能的數(shù)字。

總的來說，UUID 碼由以下三部分組成：

• 當(dāng)前日期和時(shí)間
• 時(shí)鐘序列
• 全局唯一的 IEEE 機(jī)器識別碼(如果有網(wǎng)卡從網(wǎng)卡獲得，沒有網(wǎng)卡則通過其他方式獲得)

UUID 的標(biāo)準(zhǔn)形式包含 32 個(gè) 16 進(jìn)制數(shù)字，以連字號分為五段，示例：00000191-adc6-4314-8799-5c3d737aa7de。

以java為例，通過以下方式即可生成：

String uuid = UUID.randomUUID().toString(); 

這種方案，雖然實(shí)現(xiàn)簡單、方便;但是數(shù)據(jù)庫查詢效率非常差，而且內(nèi)容長，在實(shí)際的項(xiàng)目場景開發(fā)中，一般用于于記錄用戶的手機(jī)設(shè)備ID等硬件信息!

因此不推薦采用 uuid 來生成訂單編號!

2.2、方案二：數(shù)據(jù)庫自增

所謂數(shù)據(jù)庫自增，意思是在數(shù)據(jù)庫中給某個(gè)列設(shè)置為自增列，并且給該列設(shè)置一個(gè)初始值，代碼層面無需任何特殊處理，以 Mysql 的用戶表 ID 列為例，可以通過如下方式在創(chuàng)建表的時(shí)候生產(chǎn)。

CREATE TABLE `tb_user` ( 
  `id` bigint(20) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT, 
  `name` varchar(20) DEFAULT NULL, 
  PRIMARY KEY (`id`) 
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=1 DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_0900_ai_ci; 

這種通過數(shù)據(jù)庫自增方式實(shí)現(xiàn)唯一值，在單體服務(wù)下是沒有問題，但是在大流量分布式服務(wù)環(huán)境下，并發(fā)性能很低。

以后數(shù)量大的時(shí)候，需要對 mysql 進(jìn)行分庫分表，此時(shí)訂單號會重復(fù)，因此不推薦采用!

2.3、方案三：雪花算法

Snowflake(中文簡稱：雪花算法) 是 Twitter 內(nèi)部的一個(gè) ID 生算法，可以通過一些簡單的規(guī)則保證在大規(guī)模分布式情況下生成唯一的 ID 號碼。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下：

可以很清晰的看出，Snowflake 由 4個(gè)部分組成：

• 第一部分：bit 值，為未使用的符號位
• 第二部分：由 41 位的時(shí)間戳(毫秒)構(gòu)成，它的取值是當(dāng)前時(shí)間相對于某一時(shí)間的偏移
• 第三部分：表示工作機(jī)器 id，由服務(wù)節(jié)點(diǎn) id 和數(shù)據(jù)中心 id 組合而成
• 第四部分：表示每個(gè)工作機(jī)器每毫秒生成的序列號 ID，同一毫秒內(nèi)最多可生成生產(chǎn) 4095 個(gè) ID。

由于在 Java 中 64bit 的整數(shù)是 long 類型，因此在 Java 中 SnowFlake 算法生成的 id 就是 long 來存儲的。

SnowFlake 算法可以保證：

• 所有生成的 id 按時(shí)間趨勢遞增
• 整個(gè)分布式系統(tǒng)內(nèi)不會產(chǎn)生重復(fù)id(因?yàn)橛蟹?wù)節(jié)點(diǎn) id 和數(shù)據(jù)中心 id 來做區(qū)分)

需要注意的是：

• 在分布式環(huán)境中，5 個(gè) bit 位的 datacenter 和 worker 表示最多能部署 31 個(gè)數(shù)據(jù)中心，每個(gè)數(shù)據(jù)中心最多可部署 31 臺節(jié)點(diǎn)。
• 41 位的二進(jìn)制長度最多能表示2^41 -1毫秒即 69 年，所以雪花算法最多能正常使用 69 年，為了能最大限度的使用該算法，在使用的時(shí)候，應(yīng)該為其指定一個(gè)開始時(shí)間，不然會發(fā)生重復(fù)!

在高并發(fā)的環(huán)境下，Snowflake 算法可以生成全局唯一的訂單編號，但是他的長度達(dá)到21位，因此不推薦采用，但是可以用它來生成主鍵 ID，是完全沒有問題的!

2.4、方案三：分布式組件

要想在分布式環(huán)境下生成一個(gè)唯一的訂單編號，我們可以通過分布式組件的方式，來幫忙我們生成全局唯一的訂單號，例如我們可以采用 redis 分布式緩存組件中的incr命令，來幫我們生成一個(gè)全局自增長的序列號!

實(shí)現(xiàn)邏輯如下：

//基于某個(gè)key實(shí)現(xiàn)自增長 
String res = jedis.get(key); 
if (StringUtils.isBlank(res)) { 
    jedisClient.set(key, INIT_ID);//設(shè)置自增長的初始值，INIT_ID 是初始值 
    jedisClient.expire(key, seconds);//設(shè)置過期時(shí)間，seconds 是多少秒過期 
} 
long orderId = jedis.incr(key);//存在就生成+1的訂單號 

這種方式生成的自增長序列號，非常的快，可以很好的滿足大流量環(huán)境下的編號要求唯一的特性!

剩下的主要工作就是我們?nèi)绾稳ピO(shè)計(jì)一個(gè)訂單號規(guī)則!

在設(shè)計(jì)規(guī)則之前，我們先來看看互聯(lián)網(wǎng)幾個(gè)大廠的訂單號格式。

京東商城訂單號格式：157444499

蘇寧易購訂單號格式：2000839647

凡客誠品訂單號格式：213052230059

銀泰網(wǎng)訂單號格式：10030522161715

小米訂單號格式：1111218032345170

我們先來分析一下凡客誠品和銀泰網(wǎng)的訂單號生成規(guī)則。

凡客誠品和銀泰網(wǎng)訂單號都含有 0522，這是因?yàn)檫@ 2 張訂單都是2013年5月22號下的訂單。

基本猜測一下，凡客的訂單規(guī)則是：業(yè)務(wù)編碼+年的后2位+月+日+訂單數(shù);泰網(wǎng)的訂單號規(guī)則：年的第三位數(shù)+業(yè)務(wù)編碼+年的后1位+月+日+訂單數(shù);而京東商城和蘇寧易購的訂單號看不出規(guī)則。

最后我們來分析一下小米訂單號1111218032345170，可以將其分解成四個(gè)部分1——111218—03234—5170。

• 第一部分，1 表示購買，2 表示退貨。
• 第二部分，表示 2011 年 12 月 18 日下的單，前面兩位省掉了。
• 第三部分，時(shí)間戳對應(yīng)00:53:54，換算成秒是03234秒。
• 最后一部分，表示在同一秒內(nèi)下的第 5170 單，也就是說，小米認(rèn)為，在一秒內(nèi)不會超過一萬個(gè)訂單。

總結(jié)起來，小米的訂單規(guī)則是：業(yè)務(wù)編碼+年的后 2 位+月+日+秒+訂單數(shù)，固定長度為16，這種訂單號規(guī)則可以保證 100 年不會重復(fù)!

同樣的，借鑒小米的訂單號規(guī)則，我們也可以生成同樣的訂單號，實(shí)現(xiàn)過程如下：

//獲取當(dāng)前時(shí)間 
Date currentTime  = new Date(); 
//格式化當(dāng)前時(shí)間為【年的后2位+月+日】 
String originDateStr = new SimpleDateFormat("yyMMdd").format(currentTime ); 
//計(jì)算當(dāng)前時(shí)間走過的秒 
Date startTime =  new SimpleDateFormat("yyyyMMdd").parse(new SimpleDateFormat("yyyyMMdd").format(originDate)); 
long differSecond = (currentTime.getTime() - startTime.getTime()) / 1000; 
//獲取【年的后2位+月+日+秒】，秒的長度不足補(bǔ)充0 
String yyMMddSecond = originDateStr +  StringUtils.leftPad(String.valueOf(differSecond), 5, '0'); 
 
//獲取【業(yè)務(wù)編碼】 + 【年的后2位+月+日+秒】，作為自增key； 
String prefixOrder = sourceType + "" + yyMMddSecond; 
//通過key，采用redis自增函數(shù)，實(shí)現(xiàn)單秒自增；不同的key，從0開始自增，同時(shí)設(shè)置60秒過期 
Long incrId = redisUtils.saveINCR(prefixComplaint, 60); 
//生成訂單編號 
String orderNo = prefixOrder + StringUtils.leftPad(String.valueOf(incrId), 4, '0'); 

此訂單編號可以保證大流量環(huán)境下全局唯一、生成速度非常的快、支持高并發(fā)環(huán)境，同時(shí)還支持按時(shí)間排序!

三、總結(jié)

通過上面的示例演示，我們可用做一個(gè)詳細(xì)的總結(jié)!

綜上所述，在大流量的環(huán)境下，我們可以通過 redis 的incr函數(shù)實(shí)現(xiàn)序列號自增的特性，同時(shí)搭配訂單的設(shè)計(jì)規(guī)則，從而保證高并發(fā)的環(huán)境下，訂單唯一性!

四、參考

1、如何正確設(shè)計(jì)一個(gè)訂單號??? 

2、并發(fā)下的唯一訂單號生成規(guī)則