在构建分布式系统时，为设备或记录生成唯一且无间隙的序列号是一项常见的需求。例如，一个设备编号可能由“系列前缀”和“递增数字”组成（如AA-001, AA-002），当某一“系列”的数字达到上限后，自动切换到下一个“系列”并重新从1开始编号。关键挑战在于，多个应用实例同时请求序列号时，如何确保数字的连续性，即不能出现任何跳号（间隙），即使在数据库回滚的情况下也要避免。传统的通过查询最大值（findMax()）然后递增的方法，在高并发和事务回滚的场景下，极易产生间隙或竞态条件。
解决方案：基于独立计数表与悲观锁的策略
为了解决多实例环境下无间隙序列号生成的问题，可以采用一种结合独立计数表和数据库悲观锁的策略。这种方法将序列号的维护与业务数据分离，并严格控制并发访问。
1. 独立计数表设计
首先，创建一个专门用于存储各系列当前序列号的独立表，例如命名为 series_counter。这张表只包含两个核心字段：
- series_id：表示当前序列号所属的系列标识符。
- current_counter：存储该系列下一个可用的序列号。
当一个新的系列被引入时，需要在此表中为该系列添加一条初始记录，例如 AA | 1。
CREATE TABLE series_counter (
series_id VARCHAR(50) PRIMARY KEY,
current_counter BIGINT NOT NULL DEFAULT 1
);
-- 示例数据
INSERT INTO series_counter (series_id, current_counter) VALUES ('AA', 1);
INSERT INTO series_counter (series_id, current_counter) VALUES ('BB', 1);
-- ...以此类推2. 核心业务逻辑实现
序列号的生成和使用必须在一个原子操作中完成，这通常通过数据库事务和悲观锁来实现。核心流程包括：获取当前计数、使用该计数生成新记录、然后递增计数并保存。
import javax.persistence.Entity;
import javax.persistence.Id;
import javax.persistence.Table;
import javax.persistence.LockModeType;
import org.springframework.data.jpa.repository.JpaRepository;
import org.springframework.data.jpa.repository.Lock;
import org.springframework.data.jpa.repository.Query;
import org.springframework.data.repository.query.Param;
import org.springframework.stereotype.Service;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.transaction.annotation.Transactional;
// SeriesCounter 实体类示例
@Entity // 假设使用JPA
@Table(name = "series_counter")
class SeriesCounter {
@Id
private String seriesId; // 使用seriesId作为主键
private Long currentCounter;
// 构造函数、Getter、Setter (通常由Lombok @Data 或手动生成)
public SeriesCounter() {}
public SeriesCounter(String seriesId, Long currentCounter) {
this.seriesId = seriesId;
this.currentCounter = currentCounter;
}
public String getSeriesId() { return seriesId; }
public void setSeriesId(String seriesId) { this.seriesId = seriesId; }
public Long getCurrentCounter() { return currentCounter; }
public void setCurrentCounter(Long currentCounter) { this.currentCounter = currentCounter; }
public void incrementValue() {
this.currentCounter++;
}
}
// SeriesCounterRepository 接口示例
public interface SeriesCounterRepo extends JpaRepository {
@Lock(LockModeType.PESSIMISTIC_WRITE) // 施加悲观写锁
// @Transactional // 某些特殊情况下，JPA仓库方法也可能需要此注解，但通常由调用方服务层事务管理
@Query("SELECT sc FROM SeriesCounter sc WHERE sc.seriesId = :seriesId")
SeriesCounter fetchLatest(@Param("seriesId") String seriesId);
}
// 业务逻辑服务类示例
@Service
public class DeviceNumberGeneratorService {
@Autowired
private SeriesCounterRepo seriesCounterRepo;
// @Autowired
// private SeriesRepository seriesRepo; // 假设有一个用于保存设备记录的Repository
@Transactional // 确保整个操作在单个事务中完成
public String generateDeviceNumber(String seriesId) {
// 1. 获取并锁定当前系列的计数器
// 此时，其他尝试获取相同seriesId的请求将被阻塞，直到当前事务完成
SeriesCounter latestCounter = seriesCounterRepo.fetchLatest(seriesId);
if (latestCounter == null) {
// 处理系列不存在的情况，可能需要初始化或抛出异常
throw new IllegalArgumentException("Series not found: " + seriesId);
}
Long currentNumber = latestCounter.getCurrentCounter();
// 2. 构建新的设备编号（或设备记录）
String newDeviceNumber = seriesId + "-" + String.format("%03d", currentNumber); // 示例格式化
// 假设这里是创建并保存实际的设备记录
// Series newSeriesRecord = new Series(seriesId, currentNumber, ...);
// seriesRepo.save(newSeriesRecord);
// 3. 递增计数器并保存
latestCounter.incrementValue();
seriesCounterRepo.save(latestCounter); // 更新计数器
// 4. 返回生成的设备编号
return newDeviceNumber;
}
} 3. 悲观锁机制详解
`@Lock(
