dotNET Core实现分布式环境下的流水号唯一

业务背景

在管理系统中，很多功能模块都会涉及到各种类型的编号，例如：流程编号、订单号、合同编号等等。编号各有各自的规则，但通常有一个流水号来确定编号的唯一性，保证流水号的唯一，在不同的环境中实现方式有所不同。本文将介绍在单机和分布式环境中保证流水号唯一的方式。

实现思路

1、在数据库中创建 seqno 表，每个业务一条数据，存储业务 code 和流水号的最大值
2、获取某业务的流水号时，根据业务 code 查询 seqno 表，获取流水号返回，并将最大值加一
3、使用 Monitor.Enter 解决单机重复性问题
4、使用 Redis 分布式锁解决分布式部署的重复性问题

环境

dotNET Core：2.1
VS For Mac：2019
Docker：18.09.2
MySql：8.0.17，基于Docker构建
Redis：3.2，基于Docker构建
CSRedisCore：3.1.5

准备工作

1、执行下面命令构建 Redis 容器

docker run -p 6379:6379  -d --name s2redis_test   --restart=always redis:3.2   redis-server --appendonly yes

2、执行下面命令构建 MySql 容器

docker run -d -p 3306:3306 -e MYSQL_USER="oec2003" -e MYSQL_PASSWORD="123456" -e MYSQL_ROOT_PASSWORD="123456" --name s2mysql mysql/mysql-server --character-set-server=utf8mb4 --collation-server=utf8mb4_general_ci --default-authentication-plugin=mysql_native_password

3、在 MySql 中创建数据库seqno_test，执行下面 SQL 创建表和测试数据

-- ----------------------------
-- Table structure for seqno
-- ----------------------------
DROP TABLE IF EXISTS `seqno`;
CREATE TABLE `seqno` (
  `code` varchar(50) COLLATE utf8mb4_general_ci DEFAULT NULL,
  `num` int(11) DEFAULT NULL
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_general_ci;

-- ----------------------------
-- Records of seqno
-- ----------------------------
BEGIN;
INSERT INTO `seqno` VALUES ('order', 1);
COMMIT;

SET FOREIGN_KEY_CHECKS = 1;

4、在 VS2019 中创建两个控制台项目和一个类库项目，如下图：

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单机测试

1、在 SeqNo 类中添加 GetSeqByNoLock 方法

public static string GetSeqNoByNoLock()
{
    string connectionStr = "server = localhost; user id = oec2003; password = 123456; database = seqno_test";
    string getSeqNosql = "select num from seqno where code='order'";
    string updateSeqNoSql = "update seqno set num=num+1 where code='order'";

    var seqNo = MySQLHelper.ExecuteScalar(connectionStr, System.Data.CommandType.Text, getSeqNosql);
    MySQLHelper.ExecuteNonQuery(connectionStr, System.Data.CommandType.Text, updateSeqNoSql);

    return seqNo.ToString();
}

2、在 RedisLockConsoleApp1 控制台程序中用多线程来模拟测试

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        Task.Run(() =>
        {
            for (int i = 0; i < 50; i++)
            {
                Console.WriteLine($"Thread1:SeqNo:{SeqNo.GetSeqNoByNoLock()}");
            }
        });

        Task.Run(() =>
        {
            for (int i = 0; i < 50; i++)
            {
                Console.WriteLine($"Thread2:SeqNo:{SeqNo.GetSeqNoByNoLock()}");
            }
        });
        Console.ReadLine();
    }
}

3、测试结果如下，可以看出在多线程情况下会出现重复的编号

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单机环境加锁测试

在 SeqNo 类中添加 GetSeqNoByLock 方法，通过 Monitor.Enter 来解决单机多线程流水号重复问题

public static string GetSeqNoByLock()
{
    string connectionStr = "server = localhost; user id = oec2003; password = 123456; database = seqno_test";
    string getSeqNosql = "select num from seqno where code='order'";
    string updateSeqNoSql = "update seqno set num=num+1 where code='order'";
    var seqNo = string.Empty;
    try
    {
        Monitor.Enter(_myLock);
        seqNo = MySQLHelper.ExecuteScalar(connectionStr, System.Data.CommandType.Text, getSeqNosql).ToString();

        MySQLHelper.ExecuteNonQuery(connectionStr, System.Data.CommandType.Text, updateSeqNoSql);

        Monitor.Exit(_myLock);
    }
    catch
    {
        Monitor.Exit(_myLock);
    }

    return seqNo.ToString();
}

运行结果如下，可以看出已经没有出现重复的流水号了

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多机环境测试

Monitor 只能解决进程内的重复性问题，现在用两个控制台程序来模拟分布式下的多机器运行，在 RedisLockConsoleApp2 控制台程序添加如下代码

static void Main(string[] args)
{
    Task.Run(() =>
    {
        for (int i = 0; i < 50; i++)
        {
            Console.WriteLine($"Thread1:SeqNo:{SeqNo.GetSeqNoByLock()}");
        }
    });

    Task.Run(() =>
    {
        for (int i = 0; i < 50; i++)
        {
            Console.WriteLine($"Thread2:SeqNo:{SeqNo.GetSeqNoByLock()}");
        }
    });

    Console.ReadLine();
}

同时运行两个控制台程序，测试结果如下：

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可以看出在每一个控制台程序内没有重复流水号，但两个控制台还是会间歇性地出现重复流水号。

要解决这个问题就必须使用分布式锁。

多机环境分布式锁测试

分布式锁又很多实现方式，本例中采用 Redis 来实现，Redis 客户端使用的是 CSRedisCore ，在 CSRedisCore 最新的版本 3.1.5 中实现了分布式锁，这让使用变得非常的方便。

1、在 RedisLockLib 项目中添加 CSRedisCore 包的引用

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2、在 SeqNo 类中添加 GetSeqNoByRedisLock 方法

public static string GetSeqNoByRedisLock()
{
    string connectionStr = "server = localhost; user id = oec2003; password = 123456; database = seqno_test";
    string getSeqNosql = "select num from seqno where code='order'";
    string updateSeqNoSql = "update seqno set num=num+1 where code='order'";

    var seqNo=string.Empty;
    using (_redisClient.Lock("test", 5000))
    {
        seqNo = MySQLHelper.ExecuteScalar(connectionStr, System.Data.CommandType.Text, getSeqNosql).ToString();

        MySQLHelper.ExecuteNonQuery(connectionStr, System.Data.CommandType.Text, updateSeqNoSql);
    }
    return seqNo;
}

3、测试结果如下：

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总结

例子非常简单，提供一种解决问题的思路，如您有更好的方式欢迎讨论。本文的示例代码已上传 Github ，地址如下：

https://github.com/oec2003/StudySamples/tree/master/RedisLockDemo

祝大家假期快乐！