1. 主键原则:设计不带业务意义的主键
定义:主键是数据库表中用于唯一标识每一行记录的字段(或字段组合)。设计不带业务意义的主键(如自增ID、UUID),意味着主键的值与业务逻辑无关,仅用于技术层面的标识。
核心原则:
- 无业务意义:主键的值不应反映业务含义(例如,订单号、用户邮箱等)。
- 原因:如果主键是业务相关的字段(如订单号),当业务规则变化时,主键可能需要修改,这会破坏数据的稳定性和外键关联。
- 唯一约束:主键必须保证全局唯一性,且不允许空值(
NOT NULL
)。- 作用:确保每条记录在表中是唯一的,避免数据冗余和查询歧义。
- 稳定性:主键值一旦生成,应尽量避免更新。
- 原因:主键变更可能导致依赖它的外键约束失效,甚至引发数据一致性问题。
- 无业务意义:主键的值不应反映业务含义(例如,订单号、用户邮箱等)。
示例:
CREATE TABLE orders ( order_id INT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY, -- 自增主键(无业务意义) customer_id INT, order_number VARCHAR(20) UNIQUE, -- 唯一约束(与业务相关) ... );
order_id
是技术主键(无业务意义),而order_number
是业务字段(需通过唯一约束保证唯一性)。
2. 幂等性(Idempotency)是什么意思?
定义:幂等性是指对同一操作执行多次,其结果与执行一次的效果相同。
- 数学定义:若函数 $ f(x) $ 满足 $ f(f(x)) = f(x) $,则称该函数是幂等的。
- 在数据库中的含义:无论操作(如插入、更新)执行多少次,最终的数据状态只改变一次,避免重复操作导致的副作用。
典型场景:
- 接口重试:网络波动导致请求失败后重试,需确保重复请求不会重复扣款或生成重复订单。
- 消息队列:消息可能被重复消费,需保证重复消费不会破坏数据一致性。
- 分布式系统:多个节点可能并发处理同一请求,需防止数据冲突。
数据库中如何实现幂等性?
唯一约束(Unique Constraint)
- 通过主键或唯一索引限制字段的唯一性,防止重复插入。
- 示例:订单号设置为唯一约束,重复提交同一订单号时,数据库会抛出异常。
CREATE TABLE orders ( order_id INT PRIMARY KEY, order_number VARCHAR(20) UNIQUE );
乐观锁(Optimistic Locking)
- 在表中添加版本号(
version
)字段,每次更新时检查版本号是否一致。 - 示例:更新用户余额时,先检查当前版本号,若不一致则拒绝操作。
UPDATE users SET balance = balance - 100, version = version + 1 WHERE user_id = 1 AND version = 5;
- 在表中添加版本号(
请求序列号(Token/幂等Key)
- 客户端生成唯一请求ID,服务端记录已处理的请求ID,重复请求直接返回结果。
- 示例:支付接口使用
request_id
防止重复扣款。
CREATE TABLE idempotency_keys ( request_id VARCHAR(36) PRIMARY KEY, created_at TIMESTAMP );
防重表
- 单独维护一个幂等性表,记录已处理的业务键(如订单号)。
- 示例:插入订单前,先检查防重表是否存在相同业务键。
BEGIN TRANSACTION; INSERT INTO idempotency_table (business_key) VALUES ('order_123'); INSERT INTO orders (order_id, business_key) VALUES (1, 'order_123'); COMMIT;
3. 主键原则与幂等性的关系
- 主键的唯一性是幂等性的基础:
主键的唯一约束直接防止了重复数据的插入,是实现幂等性的最简单方式之一。 - 幂等性需要结合业务逻辑:
单纯依赖主键可能不足以应对复杂场景(如更新操作),需结合乐观锁、请求序列号等机制。 - 设计建议:
- 技术主键 + 唯一约束:
使用无业务意义的技术主键(如自增ID),并通过唯一约束保障业务字段的唯一性。 - 幂等性表分离:
对高频幂等性需求的场景(如支付),单独维护幂等性表,避免污染业务表。 - 事务一致性:
幂等性操作(如插入防重表和业务表)需放在同一事务中,确保原子性。
- 技术主键 + 唯一约束:
4. 总结
- 主键设计:选择无业务意义的主键(如自增ID),通过唯一约束保证数据唯一性。
- 幂等性:通过唯一约束、乐观锁、请求序列号等机制,确保重复操作不会破坏数据一致性。
- 实际应用:在分布式系统和高并发场景中,合理设计主键和幂等性机制是保障数据可靠性的关键。