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社区首页 >专栏 >玩转 Spring Boot 应用篇(序列号生成器服务实现)

玩转 Spring Boot 应用篇(序列号生成器服务实现)

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一猿小讲
发布2022-05-31 09:47:01
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发布2022-05-31 09:47:01
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0.1. 背景

在微服务盛行的当下,模块拆分粒度越来越细,若排查问题时,就需要一个能贯穿始终的全局唯一的 ID;在支付场景中的订单编号,银行流水号等生成均需要依赖序列号生成的工具。

本次基于 Spring Boot + Redis + Lua 来实现一个序列号生成器服务,并尝试包装成 Spring Boot Starter 进而彻底解决项目中序列号生成的难题。

  • 技术栈:Spring Boot 2.6.3 + Redis + Lua
  • 环境依赖: JDK 1.8 + Maven 3.6.3

1. 搭建序列号生成服务

  • 项目结构一览
  • 引入依赖
代码语言:javascript
复制
<?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 https://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>
    <parent>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
        <version>2.6.3</version>
        <relativePath/> <!-- lookup parent from repository -->
    </parent>
    <groupId>com.example</groupId>
    <artifactId>idgenerator</artifactId>
    <version>0.0.1</version>
    <name>idgenerator</name>
    <description>Id generator for Spring Boot</description>
    <properties>
        <java.version>1.8</java.version>
    </properties>
    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
            <scope>test</scope>
        </dependency>
    </dependencies>

    <build>
        <plugins>
            <plugin>
                <groupId>org.springframework.boot</groupId>
                <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
            </plugin>
            <plugin>
                <groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
                <artifactId>maven-surefire-plugin</artifactId>
                <version>2.21.0</version>
                <configuration>
                    <!--默认关掉单元测试 -->
                    <skipTests>true</skipTests>
                </configuration>
            </plugin>
        </plugins>
    </build>
</project>
  • 添加 Redis 相关配置

在 application.properties 文件中加入 redis 相关配置。

代码语言:javascript
复制
### Redis 缓存配置信息
# 主机名称
spring.redis.host=127.0.0.1
# 端口号
spring.redis.port=6379
# 认证密码
spring.redis.password=
# 连接超时时间
spring.redis.timeout=500
# 默认数据库
spring.redis.database=0
  • 编写 Lua 脚本

在 resources 目录下创建 redis-script-single.lua 文件,内容如下。

代码语言:javascript
复制
-- moudle tag
local tag = KEYS[1];
if tag == nil then
    tag = 'default';
end
-- if user do not pass shardId, default partition is 0.
local partition
if KEYS[2] == nil then
    partition = 0;
else
    partition = KEYS[2] % 4096;
end

local seqKey = 'idgenerator_' .. tag .. '_' .. partition;
local step = 1;

local count;
repeat
    count = tonumber(redis.call('INCRBY', seqKey, step));
until count < (1024 - step)

-- count how many seq are generated in one millisecond
if count == step then
    redis.call('PEXPIRE', seqKey, 1);
end

local now = redis.call('TIME');
-- second, microSecond, partition, seq
return { tonumber(now[1]), tonumber(now[2]), partition, count }

重点关注 redis.call('INCRBY', seqKey, step) 作用是对 seqKey 按照 step 步长进行递增;以及 redis.call('PEXPIRE', seqKey, 1); 设置 seqKey 的失效时间,可依据需求是否需要。

  • Redis 脚本支持类定义(ScriptConfiguration.java)

创建 RedisScript 的子类 DefaultRedisScript 对象,内部设置了 lua 文件的位置以及脚本返回格式。

代码语言:javascript
复制
package com.example.idgenerator.config;

import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.core.io.ClassPathResource;
import org.springframework.core.io.Resource;
import org.springframework.data.redis.core.script.RedisScript;
import org.springframework.scripting.support.ResourceScriptSource;

import java.util.List;

@Configuration
public class ScriptConfiguration {

    @Bean
    public RedisScript<List> redisScript() {
        Resource resource = new ResourceScriptSource(new ClassPathResource("redis-script-single.lua")).getResource();
        return RedisScript.of(resource, List.class);
    }
}
  • 定义序列号 Service(IdGenService.java)
代码语言:javascript
复制
package com.example.idgenerator.service;

/**
 * 序列号生成器 Service
 */
public interface IdGenService {
    String next();
}
  • 定义序列号 Service 实现(RedisIdGenService.java)
代码语言:javascript
复制
package com.example.idgenerator.service.impl;

import com.example.idgenerator.service.IdGenService;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.data.redis.core.StringRedisTemplate;
import org.springframework.data.redis.core.script.RedisScript;
import org.springframework.stereotype.Service;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

@Service
public class RedisIdGenService implements IdGenService {

    private Logger logger = LoggerFactory.getLogger(RedisIdGenService.class);

    @Autowired
    private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;

    @Autowired
    private RedisScript<List> redisScript;

    public String next() {
        List<String> keys = new ArrayList<>();
        //keys.add("USER_MOUDLE");
        //keys.add("1");
        List<Long> result = stringRedisTemplate.execute(redisScript, keys);
        long id = buildId(result.get(0), result.get(1), result.get(2), result.get(3));
        logger.info("序列号:" + id);
        return String.valueOf(id);
    }

    public long buildId(long second, long microSecond, long shardId, long seq) {
        long miliSecond = second * 1000L + microSecond / 1000L;
        return (miliSecond << 22) + (shardId << 10) + seq;
    }
}
  • 定义序列号 API(IdGenController.java)
代码语言:javascript
复制
package com.example.idgenerator.controller;

import com.example.idgenerator.service.IdGenService;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

@RestController
public class IdGenController {

    private Logger logger = LoggerFactory.getLogger(IdGenController.class);

    @Autowired
    private IdGenService idGenService;

    @GetMapping("/getId")
    public String getId() {
        String seq = idGenService.next();
        logger.info("生成序列号:" + seq);
        return seq;
    }
}
  • 启动服务验证

启动服务,浏览器访问 http://localhost:8080/getId,控制台输出:

至此,一个基于 Spring Boot 的序列号生成器服务就完成了,可以直接集成到项目中去使用,不过是提供 HTTP 的服务,若不直接提供 WEB 服务,考虑到使用方便,是否可以考虑封装成 starter 呢?

2. 包装成序列号生成器 starter

考虑到直观,直接新建项目,项目名:idgenerator-spring-boot-starter,项目整体结构如下。

  • 添加依赖
代码语言:javascript
复制
<?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 https://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>
    <parent>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
        <version>2.6.3</version>
        <relativePath/> <!-- lookup parent from repository -->
    </parent>
    <groupId>org.idgenerator</groupId>
    <artifactId>idgenerator-spring-boot-starter</artifactId>
    <version>0.0.1</version>
    <name>idgenerator-spring-boot-starter</name>
    <description>Demo project for Spring Boot</description>
    <properties>
        <java.version>1.8</java.version>
    </properties>
    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-configuration-processor</artifactId>
            <optional>true</optional>
        </dependency>
    </dependencies>
</project>
  • 添加 Redis 相关配置
代码语言:javascript
复制
 ### Redis 缓存配置信息
# 主机名称
spring.redis.host=127.0.0.1
# 端口号
spring.redis.port=6379
# 认证密码
spring.redis.password=
# 连接超时时间
spring.redis.timeout=500
# 默认数据库
spring.redis.database=0
  • 编写 Lua 脚本
代码语言:javascript
复制
-- moudle tag
local tag = KEYS[1];
if tag == nil then
    tag = 'default';
end
-- if user do not pass shardId, default partition is 0.
local partition
if KEYS[2] == nil then
    partition = 0;
else
    partition = KEYS[2] % 4096;
end

local seqKey = 'idgenerator_' .. tag .. '_' .. partition;
local step = 1;

local count;
repeat
    count = tonumber(redis.call('INCRBY', seqKey, step));
until count < (1024 - step)

-- count how many seq are generated in one millisecond
if count == step then
    redis.call('PEXPIRE', seqKey, 1);
end

local now = redis.call('TIME');
-- second, microSecond, partition, seq
return { tonumber(now[1]), tonumber(now[2]), partition, count }
  • 编写 Service 以及实现
代码语言:javascript
复制
package org.idgenerator.service;

/**
 * 序列号生成器 Service
 */
public interface IdGenService {
    String next();
}
代码语言:javascript
复制
package org.idgenerator.service.impl;

import org.idgenerator.service.IdGenService;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.core.io.ClassPathResource;
import org.springframework.core.io.Resource;
import org.springframework.data.redis.core.StringRedisTemplate;
import org.springframework.data.redis.core.script.RedisScript;
import org.springframework.scripting.support.ResourceScriptSource;
import org.springframework.stereotype.Service;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

@Service
public class RedisIdGenService implements IdGenService {

    private Logger logger = LoggerFactory.getLogger(RedisIdGenService.class);

    private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;

    private RedisScript<List> redisScript;

    public RedisIdGenService(StringRedisTemplate stringRedisTemplate) {
        this.stringRedisTemplate = stringRedisTemplate;
        Resource luaResource = new ResourceScriptSource(new ClassPathResource("redis-script-single.lua")).getResource();
        RedisScript<List> redisScript = RedisScript.of(luaResource,List.class);
        this.redisScript = redisScript;
    }

    public String next() {
        List<String> keys = new ArrayList<>();
        //keys.add("USER_MOUDLE");
        //keys.add("1");
        List<Long> result = stringRedisTemplate.execute(redisScript, keys);
        long id = buildId(result.get(0), result.get(1), result.get(2), result.get(3));
        logger.info("序列号:" + id);
        return String.valueOf(id);
    }

    public long buildId(long second, long microSecond, long shardId, long seq) {
        long miliSecond = second * 1000L + microSecond / 1000L;
        return (miliSecond << 22) + (shardId << 10) + seq;
    }
}
  • 定义 IdGenAutoConfiguration 自动配置类
代码语言:javascript
复制
package org.idgenerator.autoconfigure;

import org.idgenerator.service.IdGenService;
import org.idgenerator.service.impl.RedisIdGenService;
import org.springframework.boot.autoconfigure.condition.ConditionalOnClass;
import org.springframework.boot.autoconfigure.condition.ConditionalOnMissingBean;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.data.redis.core.StringRedisTemplate;

@Configuration
@ConditionalOnClass({StringRedisTemplate.class})
public class IdGenAutoConfiguration {

    @Bean
    @ConditionalOnMissingBean(IdGenService.class)
    public IdGenService idGen(StringRedisTemplate stringRedisTemplate) {
        return new RedisIdGenService(stringRedisTemplate);
    }
}
  • 定义 spring.factories 文件

在 resources 目录下创建 META-INF 文件夹,然后创建 spring.factories 文件,文件内容如下。

代码语言:javascript
复制
org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration=\
org.idgenerator.autoconfigure.IdGenAutoConfiguration
  • 编译打包

3. 序列号生成器 starter 验证

创建 ToyApp 项目,并引入第 2 步编译之后的序列号生成器 starter。

  • pom.xml 详细内容。
代码语言:javascript
复制
<?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 https://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>
    <parent>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
        <version>2.6.3</version>
        <relativePath/> <!-- lookup parent from repository -->
    </parent>
    <groupId>com.example</groupId>
    <artifactId>ToyApp</artifactId>
    <version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
    <name>ToyApp</name>
    <description>Demo project for Spring Boot</description>
    <properties>
        <java.version>1.8</java.version>
    </properties>
    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
        </dependency>

        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
            <scope>test</scope>
        </dependency>

        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
        </dependency>

        <dependency>
            <groupId>org.idgenerator</groupId>
            <artifactId>idgenerator-spring-boot-starter</artifactId>
            <systemPath>
                ${project.basedir}/lib/idgenerator-spring-boot-starter-0.0.1.jar
            </systemPath>
            <scope>system</scope>
            <version>0.0.1</version>
        </dependency>
    </dependencies>

    <build>
        <plugins>
            <plugin>
                <groupId>org.springframework.boot</groupId>
                <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
            </plugin>
        </plugins>
    </build>
</project>
  • 编写测试类
代码语言:javascript
复制
@SpringBootTest
class DemoIdApplicationTests {

    @Autowired
    private IdGenService idGenService;

    @Test
    public void idGenTest() {
        System.out.println("调用自定义序列号生成器 starter 生成的序列号为:" + idGenService.next());
    }
}

执行后控制台输出如下:

代码语言:javascript
复制
调用自定义序列号生成器 starter 生成的序列号为:6919868765123379201

至此,自定义序列号生成器 starter 就验证通过了,收工。

4. 例行回顾

本文主要是基于 Spring Boot 封装一个序列号生成器服务 + Starter,只需通过封装的 Starter,就可以很轻松的在项目中生成全局唯一的序列 ID。

参考资料:

https://spring.io/

https://start.spring.io/

https://spring.io/projects/spring-boot

https://github.com/spring-projects/spring-boot

https://docs.spring.io/spring-boot/docs/current/reference/htmlsingle/

https://stackoverflow.com/questions/tagged/spring-boot

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原始发表:2022-04-21,如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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