探索 PHP 如何生成全局唯一的 id

探索开始

1.基于时间 + 随机码生成 id

php 提供了一个生成唯一值生成函数 uniqid ($prefix,$more_entropy), 这是一个基于毫秒级时间生成 id 的函数，不带参数执行输出 13 位字符随机码，$prefix 返回随机码的前缀，$more_entropy 设为 true 时为加熵，返回字符会变为 23 位（不包括 $prefix）。编辑代码如下：

• 单进程版代码

    $start_time = microtime(true);
    $container = [];
    $all_count = 1000000; //生成id总数量（一百万个）
    for ($i = 0; $i < $all_count; $i++) {
        //生成随机id
        $random = uniqid();  //长这样子：5e1401c70b7db
        $container[$random] = $i; //去掉重复id
    }
    $waste_time = bcsub(microtime(true), $start_time, 4);//计算时间
    $conclusion = '耗时：' . $waste_time . 's，共生成id个数：' . $all_count . ',重复id个数：' . ($all_count - count($container));
    dump($conclusion);
  

执行代码，返回

多次重复执行，发现重复 id 都是 0，耗时都在 60 秒以上，平均每秒可以生成一两万个 id，感觉 uniqid () 不加参数也不错嘛，但是这是幻觉而已，坏得很，经不起考验的。

• 多进程版代码

        $start_time = microtime(true);
        $process_count = 50; //进程数量
        $all_count = 1000000; //生成id总数量(一百万个)
        $per_process_count = floor($all_count / $process_count); //每个进程生成id总数量
        for ($i = 0; $i < $process_count; $i++) {
            //开多进程模拟真实场景
            MultiProcessHelper::instance($process_count)->multiProcessTask(function () use ($per_process_count, $i) {
                //生成随机id
                $container = [];
                for ($j = 0; $j < $per_process_count; $j++) {
                    $random = uniqid(); //长这样子：5e1401c70b7db
                    $container[] = $random;
                }
                //把生成的id放到缓存里面
                Cache::set($i, $container);
            });
        }

        MultiProcessHelper::recycleProcess();//回收子进程
        //以下是整理多个并发进程生成id的重复情况
        $container = [];
        for ($i = 0; $i < $process_count; $i++) {
            $res = Cache::get($i);
            foreach ($res as $v) {
                $container[$v] = 0; //去掉重复id
            }
        }
        $waste_time = bcsub(microtime(true), $start_time, 4);//计算时间
        $conclusion = '耗时：' . $waste_time . 's，共生成id个数：' . $all_count . ',重复id个数：' . ($all_count - count($container));
        dump($conclusion);

执行代码，返回

结果发现时间变短了，平均每秒生成的 id 数量达到了 10 万个。但是别忘了，异步执行任务的进程是 50 个，榨干了 cpu 了。再看，重复个数不再为 0，而是有 10 万个之多，大概 1/10 都重复了，所以不加熵使用 uniqid 不能保证生成唯一 id。

如果设置 $prefix 为 mt_rand (),mt_rand () 会生成 0 到最大随机数数（21 亿左右）的随机整数，$more_entropy=true，那样将返回更加随机的 id，利用这一点设计随机码生成规则。编辑代码如下：

$random = uniqid(mt_rand(), true);  //长这样子：21083019475e14021cdceb11.02999582

• 单进程版执行结果
  

这个超强了，每秒可以生成百万级别的 id（加熵之后，使用的算法不一样了，总之加熵时 uniqid 更快了），重复率为 0

• 多进程版执行结果
  

重复率为 0，可以断定一该方式生成唯一 id 可行，性能和重复概率表现很好，唯一不足就是 id 无序

2. 使用 session_create_id ()

该函数是 php7.1 之后提供的，是 php 用来生成 session_id 使用的，php 使用它来生成每个请求会话，应该唯一是相当好的，不然呢！测试一波：

$random = session_create_id(); //长这样子：6khfg75a13khre330nqu1t84ab

• 单进程版执行结果
  

• 多进程版执行结果
  

由上可见，session_create_id 性能和重复率都表现不错，值得信赖

3. 使用 uuid

uuid 已经形成的国际规范，目前出来的版本有四五个，最常用的是由时间戳 + 顺序号 + 机器标识 + 进程标识规则生成的 id，与此相关的 composer 包很多了，不造重车轮是最大的生产力，直接选用 https://packagist.org/packages/ramsey/uuid 包，测验一下：

$random = Uuid::uuid1()->toString(); //长这样子：480dac52-3102-11ea-89e3-525400cae48b

• 单进程版执行结果
  

• 多进程版执行结果
  

结果令人意外，uuid 生成速度还行，但是多进程异步生成时，并不能保证高标准的唯一性，出现了 8 个重复的，虽然很少，但是很意外，说好的全球唯一呢，有点虚，哈哈！总的来说还是不错的，重复率已经做到相当低了。

4. 使用雪花算法

以上三种都是只会生成无序的随机字符，但是我们有些时候需要依靠唯一 id 对数据库进行排序的，比如我们要生成全库唯一 id 时，我们就需要 id 满足顺序性、整数类型（提高索引效率），而由雪花算法生成的 id 可以满足这一点（雪花 id 有时间顺序）。雪花算法原理图如下：

安装 composer 包：来使用

$snowflake=new Snowflake(); 
//可以添加机器码，可设置1024个，以增强随机性，但1024太小治标不治本，当集群进程数超于这个时，加上多机器时间戳的不靠谱了，还是会出现问题，这里只做简单使用
$random = $snowflake->id(); //长这样子：55141599398592512

• 单进程版执行结果
  

• 多进程版执行结果
  

分析结果，单进程使用雪花算法生成 id，可以保持十几万个每秒的生成速度，且重复率保持为 0，但是去到并发生成时，问题出现了，重复了很多，重复率 1/2，恐怖，可断，雪花算法如上面那样简单使用的话，是难以适合高并发场景的！

5.id 计算器生成 id

id 计算器生成 id 就是的首要工作就是要设置一个公共变量，该变量增量为 1，每次进程从这里申请一次 id，id 的值都会加一，这样一直累加下去，就保证了全局唯一性，且都是整数。这方面，Redis 很能胜任，一是性能很好，二是跨机器，另外 Redis 提供的原子性函数 incr，简直天造地设了。来，操作一波：

$random = Cache::inc('id');  //长这样子：1,2,3,4,5,...

• 单进程版执行结果
  

• 多进程版执行结果
  

这种方式生成的 id, 能够保持很好的 id 递增性，即保证的顺序性，由于 incr 是原子操作，重复率几乎为 0，产生速率，有赖于 Redis 的软件性能、网络等等因素，也算是了比较好方案了。

总结

以上各种id生成方式，各有各的优缺点，不能一概而论。要哪一种更好，还是要看具体需求，适合就是最好的。但总的来说，唯一性、性能是绝对高尚的。
除了上述几种方式之外，还有很多生成唯一id的方案，也可以奇技淫巧一下（猥琐发育),在上面几种方式为基础打造新的更加高效和可靠的生成方式

上面提到的雪花算法生成唯一 ID 的 Package，已内置了 Redis 的支持，即使在多线程环境下，也不会生成重复的 ID：

// 在 Laravel 中，你可以这样使用
$snowflake = (new Snowflake())->setSequenceResolver(
    new LaravelSequenceResolver($this->app->get('cache')->store())
);

$snowflake->id();

底层是基于 redis psetex 实现的并发锁，保证同一时间、同一机器中心 ID、同一 workID 下生成的 ID 不重复。

$lua = "return redis.call('exists',KEYS[1])<1 and redis.call('psetex',KEYS[1],ARGV[2],ARGV[1])";
if ($store->connection()->eval($lua, 1, $key = $currentTime, 1, 1000)) {
    return 0;
}
return $store->connection()->incrby($key, 1);