實現唯一標識符生成的最佳實踐

在軟件系統中，唯一標識符是非常重要的。一個唯一標識符是一個用來標識一個實體或對象的字符串或數字。比如，我們的用戶ID、訂單號等都需要是唯一的。在本文中，我們將探討一些關於生成唯一標識符的最佳實踐。

一、UUID

UUID（通用唯一標識符）是一個用於標識信息的128位數字，它的唯一性和隨機性很高。它不需要像序列號那樣在多台計算機之間進行同步，也不需要像GUID那樣需要Windows API的支持。因此，它是一種生成唯一標識符的很好選擇。

<?php
function generateUUID() {
    return sprintf('%04x%04x-%04x-%04x-%04x-%04x%04x%04x',
        mt_rand(0, 0xffff), mt_rand(0, 0xffff), mt_rand(0, 0xffff),
        mt_rand(0, 0x0fff) | 0x4000,
        mt_rand(0, 0x3fff) | 0x8000,
        mt_rand(0, 0xffff), mt_rand(0, 0xffff), mt_rand(0, 0xffff)
    );
}
?>

這個generateUUID函數生成一個UUID。注意，它使用了mt_rand，這是一個更好的隨機數生成器。如果你在舊的PHP版本中使用rand，你可能會得到兩個完全相同的UUID。

二、Snowflake算法

Snowflake是由Twitter發明的算法，它可以在分佈式系統中生成唯一的ID，是生成分佈式唯一ID的一種解決方案。它的核心思想是將ID分解成多個部分，通過對每個部分的合理設計來保證生成的所有ID全局唯一。Snowflake IDs由以下幾個部分組成：

• 一個時間戳（毫秒級，41位）
• 一個機器ID（10位）
• 一個序列號（12位）

<?php
class Snowflake
{
  const EPOCH = 1593649964177;
  const MACHINE_ID = 1;

  private static $lastTimestamp = -1;
  private static $sequence = 0;

  public static function generateId()
  {
    $timestamp = self::getUnixTimestampInMilliseconds();

    if (self::$lastTimestamp === $timestamp) {
      self::$sequence = (self::$sequence + 1) & 4095;

      if (self::$sequence === 0) {
        $timestamp = self::waitNextMillis($timestamp);
      }
    } else {
      self::$sequence = 0;
    }

    $lastTimestamp = $timestamp;

    return ((string) ($timestamp - self::EPOCH) << 22)
      | ((string) (self::MACHINE_ID << 12))
      | (string) self::$sequence;
  }

  private static function getUnixTimestampInMilliseconds()
  {
    return round(microtime(true) * 1000);
  }

  private static function waitNextMillis($timestamp)
  {
    while ($timestamp === self::$lastTimestamp) {
      $timestamp = self::getUnixTimestampInMilliseconds();
    }

    return $timestamp;
  }
}
?>

如上述代碼，我們可以用Snowflake生成全局唯一標識符，可以調用Snowflake::generateId()函數來生成唯一 ID。

三、利用數據庫

使用數據庫自增長列的思路是最傳統的方式生成QQ號、訂單號等唯一編碼，利用auto_increment列可以生成唯一ID。然而，使用數據庫有一個明顯的缺點，那就是需要和數據庫進行交互，如果高並發，可能會佔用數據庫大量的資源。

<?php
class MysqlIdMaker
{
  private $db;

  public function __construct(mysqli $db)
  {
    $this->db = $db;
  }

  public function nextId()
  {
    $result = $this->db->query('SELECT next_id FROM sequence WHERE `key`=\'global\'');

    if (!$result || $result->num_rows fetch_assoc();
    $nextId = $row['next_id'];

    $this->db->query(
      'UPDATE sequence SET next_id=next_id+1 WHERE `key`=\'global\' AND next_id=' . $nextId
    );

    if ($this->db->affected_rows nextId();
    }

    return $nextId;
  }
}
?>

上述例子中抽象出了一個MysqlIdMaker類，通過數據庫自增長列生成全局唯一ID，我們可以調用MysqlIdMaker::nextId()函數來生成下一個唯一ID。

四、結語

本文討論了生成唯一標識符的最佳實踐，包括使用UUID、Snowflake算法和使用數據庫。不同的場景和需求，會有不同的選擇。我們可以根據具體的場景和需求，選擇合適的方法來生成唯一標識符。