MongoDB是一种非关系型数据库,它不像关系型数据库那样有固定的表结构和主键约束。MongoDB中的每个文档都有一个唯一的_id字段,它是一个ObjectId类型的值,由12个字节组成,包含了时间戳、机器标识、进程标识和计数器等信息。这样可以保证_id字段在集群中的唯一性,但是它不是一个连续的数字,也不方便人类阅读和使用。
有些场景下,我们可能需要给MongoDB中的文档添加一个自增的数字作为主键,比如订单号、用户ID等。这样可以方便我们按照顺序查询和排序数据,也可以避免暴露内部的_id字段给外部用户。那么,MongoDB如何实现自增主键的功能呢?
一种简单的方法是使用一个单独的集合来存储每个文档类型的计数器,每次插入一个新文档时,就先从这个集合中获取并更新计数器的值,然后将这个值作为新文档的自增主键。例如,我们可以创建一个名为counters的集合,它有以下结构:
\"_id\": \"order\", // 文档类型
\"seq\": 100 // 当前计数器值
当我们要插入一个新的订单文档时,我们可以使用以下代码:
// 获取并更新计数器值
// 插入新文档,并将计数器值作为自增主键
// 其他字段
这样就可以实现自增主键的功能,但是这种方法也有一些缺点:
1.它需要额外的查询和更新操作,会增加数据库的负载和延迟。
2.它需要保证计数器集合在集群中是同步的,否则可能会出现重复或丢失的主键值。
3.它不能保证自增主键是连续的,因为可能会有插入失败或删除操作导致主键值出现间隙。
另一种方法是使用MongoDB提供的分布式唯一ID生成器——Snowflake算法。Snowflake算法是Twitter开源的一种用于生成全局唯一ID的算法,它可以在分布式系统中高效地生成64位的数字ID。Snowflake算法将64位分成四部分:
1.第一位是符号位,固定为0。
2.接下来41位是时间戳,表示从某个固定时间点开始到现在经过的毫秒数。
3.接下来10位是机器标识,表示生成ID的机器或进程。
4.最后12位是序列号,表示同一毫秒内生成的ID数量。
这样就可以保证每个ID在时间和空间上都是唯一的,并且可以按照时间顺序排序。Snowflake算法也有一些优点:
1.它不需要额外的数据库操作,只需要在内存中维护一个计数器和一个时间戳。
2.它可以在分布式系统中保证ID的唯一性和有序性,不需要同步或锁机制。
3.它可以生成大量的ID,理论上每秒可以生成约260万个ID。
但是,Snowflake算法也有一些缺点:
1.它需要保证机器的时间是同步的,否则可能会出现重复或乱序的ID。
2.它需要保证机器的标识是唯一的,否则可能会出现冲突的ID。
3.它生成的ID是一个长数字,不方便人类阅读和使用。