摘要

在本文中，我們將探討為什么我們在 .NET 中可能需要可排序的唯一ID，以及如何使用 NewId NuGet 包來創(chuàng)建它們。

原文 Generate Sortable Unique IDs With the NewId Library in .NET 由 Ivan Gechev 撰寫。

在本文中，我們將探討為什么我們在 .NET 中可能需要可排序的唯一ID，以及如何使用 NewId NuGet 包來創(chuàng)建它們。

要下載本文的源代碼，您可以訪問我們的 GitHub 倉庫。

為什么我們在 .NET 中需要可排序的唯一ID

我們都知道，生成項目中實體的ID有兩種主要方法：要么是 int，要么是 Guid（全局唯一標(biāo)識符）值。但這兩種方法都有它們的問題。讓我們在一個處理客戶訂單的 API 中探討一下。

整數(shù)作為主鍵

首先，讓我們看看整數(shù)作為主鍵：

public class Order
{
    public int Id { get; set; }
    public required string CustomerName { get; set; }
    public required IEnumerable<string> Products { get; set; }
    public required decimal TotalAmount { get; set; }
}

我們創(chuàng)建了一個 Order 類并使用 int 作為ID。

采用這種方法，我們將ID生成工作交給數(shù)據(jù)庫提供商。好處是我們得到了短小、美觀、連續(xù)的ID。但，使用數(shù)據(jù)庫生成的主鍵，我們遇到一個主要缺點 —— 我們的應(yīng)用程序變得更難擴(kuò)展。處理大量的插入語句迫使我們的數(shù)據(jù)庫不斷使用鎖來處理生成新的主鍵。

在幾個不同的數(shù)據(jù)庫中存儲實體并維護(hù)唯一的 int ID也幾乎是不可能的。另外，我們可能會向我們的競爭對手泄露敏感信息 - 我們是否希望擁有連續(xù)的ID并讓別人確切知道我們有多少訂單？

全局唯一標(biāo)識符作為主鍵

另一種流行的方法是使用 Guid 值：

public class OrderService(IUnitOfWork unitOfWork) : IOrderService
{
    public async Task<OrderDto> CreateAsync(
        OrderForCreationDto orderForCreationDto,
        CancellationToken cancellationToken = default)
    {
        var order = new Order
        {
            Id = Guid.NewGuid(),
            CustomerName = orderForCreationDto.CustomerName,
            Products = orderForCreationDto.Products,
            TotalAmount = orderForCreationDto.TotalAmount,
        };
        unitOfWork.OrderRepository.Insert(order);
        await unitOfWork.SaveChangesAsync(cancellationToken);
        return new OrderDto
        {
            Id = order.Id,
            CustomerName = order.CustomerName,
            Products = order.Products,
            TotalAmount = order.TotalAmount,
        };
    }
    // 省略以簡潔
}

我們首先將 Order 的標(biāo)識從 int 變更為 Guid，然后我們創(chuàng)建了 OrderService 類。我們的項目基于 Onion 架構(gòu)，所以我們的服務(wù)使用一個 Dto 對象，處理它，并使用倉庫將實體插入數(shù)據(jù)庫。

采用這種方法，OrderService 類負(fù)責(zé)生成主鍵值。最大的好處在于我們可以使用 Guid.NewGuid() 輕松獲得唯一ID。擁有唯一但隨機(jī)的ID使我們的應(yīng)用擴(kuò)展到幾個數(shù)據(jù)庫變得非常容易。但這也是它們最大的問題：它使我們的數(shù)據(jù)基于主鍵單獨排序變得不可能，并可能導(dǎo)致潛在的索引問題。這種類型的主鍵在數(shù)據(jù)庫中存儲時也會占用四倍于常規(guī)整數(shù)的空間。

這就是 NewId 庫發(fā)揮作用的地方。通過使用它，我們結(jié)合了 int 和 Guid 主鍵的優(yōu)點，同時消除了一些缺點。

NewId 庫是什么

NewId 庫是一個 NuGet 包，我們可以用它來生成唯一但可排序的ID。 它基于現(xiàn)已退役的 Snowflake：X（前 Twitter）內(nèi)部服務(wù)，用于生成可排序的唯一主鍵。NewId 是分布式應(yīng)用框架 MassTransit 的一部分，旨在解決 int 和 Guid 標(biāo)識符存在的問題。其目的是提供一種在大規(guī)模下生成唯一且可排序ID的方法。

該包基于三個事物生成ID - 時間戳、工作ID和進(jìn)程ID。這樣我們最終得到的是雖然唯一但仍可排序的ID，并且當(dāng)我們的應(yīng)用和數(shù)據(jù)庫有多個實例時不會發(fā)生沖突。

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在我們開始生成ID之前，我們需要安裝 NewId 包：

dotnet add package NewId

使用 dotnet add package 命令，我們安裝了這個庫。

現(xiàn)在我們已經(jīng)準(zhǔn)備好了，讓我們開始使用這個包來生成ID。

要生成我們的可排序唯一ID，我們需要使用 NewId 類。它位于 MassTransit 命名空間中，有三個方法。

首先是 Next() 方法 - 生成一個新的 NewId 類實例：

00070000-ac11-0242-3d9b-08dc45bed613
00070000-ac11-0242-c9d3-08dc45bed614
00070000-ac11-0242-cafd-08dc45bed614
00070000-ac11-0242-cb2e-08dc45bed614
00070000-ac11-0242-cb69-08dc45bed614

接下來，NextGuid() 方法 - 生成一個新的 Guid 值：

00070000-ac11-0242-df20-08dc45bed614
00070000-ac11-0242-0c11-08dc45bed615
00070000-ac11-0242-0d30-08dc45bed615
00070000-ac11-0242-0d46-08dc45bed615
00070000-ac11-0242-0d58-08dc45bed615

最后，NextSequentialGuid() 方法 - 生成一個新的順序 Guid 值：

08dc45be-d615-19b5-0242-ac1100070000
08dc45be-d615-1b01-0242-ac1100070000
08dc45be-d615-1b46-0242-ac1100070000
08dc45be-d615-1b66-0242-ac1100070000
08dc45be-d615-1ba4-0242-ac1100070000

我們可以看到，使用 Next() 和 NextGuid() 方法，我們得到相同的模式，其中 NextSequentialGuid() 方法有稍微不同的模式。后兩種方法返回一個 Guid 值，我們的類不需要修改，但如果我們選擇 Next() 方法，我們將需要更改我們 Order 類的ID類型。

讓我們使用其中一個：

public class OrderService(IUnitOfWork unitOfWork) : IOrderService
{
    public async Task<OrderDto> CreateAsync(
        OrderForCreationDto orderForCreationDto,
        CancellationToken cancellationToken = default)
    {
        var order = new Order
        {
            Id = NewId.NextSequentialGuid(),
            CustomerName = orderForCreationDto.CustomerName,
            Products = orderForCreationDto.Products,
            TotalAmount = orderForCreationDto.TotalAmount,
        };
        unitOfWork.OrderRepository.Insert(order);
        await unitOfWork.SaveChangesAsync(cancellationToken);
        return new OrderDto
        {
            Id = order.Id,
            CustomerName = order.CustomerName,
            Products = order.Products,
            TotalAmount = order.TotalAmount,
        };
    }
    // 省略以簡潔
}

在我們的 OrderService 類中，我們生成ID的地方，我們用 NewId.NextSequentialGuid() 方法替換了 Guid.NewGuid() 方法。這是我們唯一需要做的改變。

讓我們運行我們的 API 并添加一些訂單：

[
  {
    "id": "08dc45c0-b5b5-0d5d-5811-22b038790000",
    "customerName": "Marcel Waters",
    "products": ["Piano"],
    "totalAmount": 599.99
  },
  {
    "id": "08dc45c0-d6f4-fbed-5811-22b038790000",
    "customerName": "Elizabeth Doyle",
    "products": ["Vase", "Mirror", "Blanket"],
    "totalAmount": 49.39
  },
  {
    "id": "08dc45c0-f143-a9f9-5811-22b038790000",
    "customerName": "Rayford Lopez",
    "products": ["Headphones", "Microphone"],
    "totalAmount": 86.06
  }
]

我們可以看到，我們的實體現(xiàn)在擁有唯一但不完全隨機(jī)的標(biāo)識符，這些標(biāo)識符可以排序。

何時不應(yīng)使用 NewId 庫生成可排序的唯一ID

雖然 NewId 庫為我們提供了生成可排序唯一ID的便利，但在一些場景下我們應(yīng)該避免使用它們。至關(guān)重要的是要記住，我們生成的ID具有一定程度的可預(yù)測性。當(dāng)你知道它們的創(chuàng)建算法時，它們可以被猜測。

因此，當(dāng)不可預(yù)測性和安全性至關(guān)重要時，最好不要使用 NewId 生成的ID。我們不應(yīng)該在需要高度保密性的敏感信息如密碼、安全令牌或任何其他數(shù)據(jù)上使用這樣的ID。如果我們在這樣的場景下依賴 NewId 庫，我們可能會危及我們應(yīng)用程序的安全。這可能會使它們暴露于漏洞和未經(jīng)授權(quán)的訪問中。因此，當(dāng)我們的應(yīng)用程序在安全上有重要需求時，需要格外小心。

結(jié)論

在本文中，我們探討了在作為主鍵時，整數(shù)和全局唯一標(biāo)識符的限制，以及需要一種新方法的原因。NewId NuGet 包為我們提供了一個解決方案，提供了基于時間戳、工作ID和進(jìn)程ID組合的唯一、可排序的ID。通過使用 NewId 庫，我們獲得了 int 和 Guid 主鍵的好處，同時減少了它們的缺點。這使我們能夠輕松實現(xiàn)可擴(kuò)展性、有效的索引，并提高我們的數(shù)據(jù)組織。所有這些最終增強(qiáng)了我們的應(yīng)用程序的健壯性和功能。