主键id设计
主键自增id
🌱 1. 自增 ID（Auto Increment ID）
✅ 特点：
• 数据库自带（MySQL, PostgreSQL 都支持）
• 简单易用，可读性强
• 一般作为主键自带聚簇索引（主键就是物理存储顺序）
❌ 缺点：
• 单点瓶颈（高并发环境中，写入需要锁定 ID 生成器）
• 不适合分布式（各节点之间 ID 容易冲突）
• 不适合高频写入（写热点集中，容易成为瓶颈）
• 易被推测业务量（连续的 ID 暴露增长速度）
👉 适合：单库/单实例系统，写入压力不大
🌟 什么是 聚簇索引（Clustered Index）？
聚簇索引
将数据本身存储在索引结构中
✅ 索引结构本身就是数据结构，
✅ 数据行存储的物理顺序和索引的顺序一致。
• 普通索引：字典目录页里有词条和页码，真正的内容在其他页（跳转查找）
• 聚簇索引：目录页和内容页是同一页（词条和内容都在一起）| 特性 | 说明 |
|---|---|
| ✅ 数据和索引一起存储 | 不需要二次跳转，查找快 |
| ✅ 按主键顺序存储数据 | 数据文件的物理顺序和主键一致 |
| ❌ 每个表只能有一个 | 因为数据只能按一个顺序存一次 |
| ✅ 范围查询效率高 | 按顺序扫，非常快 |
| ❌ 插入/更新主键成本高 | 因为要“挪位置” |
| ❌ 不适合频繁插入中间位置 | 容易造成 页分裂 + 碎片化 |
[B+Tree 索引结构][50]/ \[30] [70]/ \ / \data data data data
UUID
🧊 2. UUID（通用唯一标识符）
✅ 特点：
• 全局唯一，不需要中心节点生成
• 可以离线生成、跨服务生成
• 不泄露业务信息
❌ 缺点：
• 太长（16字节/36字符）
• 不可读
• 无序 → 插入时会导致 索引树碎片化、页分裂
• 占用更多存储（主键 + 索引体积大）
👉 不建议直接作为主键，但可以用作全局唯一业务 ID。
雪花算法
❄️ 3. 雪花算法（Snowflake ID）
这是 Twitter 提出的经典 分布式唯一 ID 生成器，核心思想是：
[时间戳 41bit] + [机器ID 10bit] + [序列号 12bit]
✅ 优点：
• 基于时间，趋势递增，适合数据库主键
• 全局唯一
• 支持高并发（毫秒内可生成 4096 个）
❌ 缺点：
• 复杂度高，依赖机器时钟（时间回拨会导致重复 ID）
• 有生命周期限制（41bit 时间戳 ≈ 69.7 年）
👉 适合：中大型系统、分布式集群、高并发写入
UUIDv7
UUIDv7 是 UUID 的新标准（RFC 4122 bis），设计目标就是：
兼具 UUID 的全局唯一性 + 雪花 ID 的时间排序性！
✅ 优点：
• 基于时间戳（有序）
• 标准 UUID（仍是 128bit，兼容 UUID 系统）
• 兼顾分布式 + 插入性能 + 全局唯一性
❌ 缺点：
• 还比较新（2022 草案提出，语言/数据库支持不全）
• 时间戳精度有限（约等于毫秒级）
时间驱动的有序 UUID
• UUIDv7 的前缀部分是毫秒级时间戳（48 bit）
• 自然趋势递增、有序
• 是标准 UUID 格式（128 bit，全局唯一）
• 可以被当作主键使用（兼顾唯一性和排序）
PostgreSQL 内置有原生的 uuid 类型，用这个就够了，而且空间更优：
CREATE TABLE my_table (id UUID PRIMARY KEY DEFAULT gen_random_uuid(), -- 替换成你自己的 UUIDv7 生成函数...
);
✅ 原生 UUID 类型：
• 占用 16 字节（128 bit）
• 自动支持索引、排序、比较
• 比 varchar 更节省空间 & 更快
❓2. UUIDv7 插入性能会不会比自增 ID 差？
✅
不会差，反而可以接近持平
UUIDv7 的核心优势就是顺序递增，所以：
• 它生成的值在索引 B+Tree 中的插入是**“顺序插入”** → 极大减少页分裂
• 对比 UUIDv4 的“随机插入”性能好很多
• 和自增 ID 差不多，甚至在分布式场景中还更优（无中心）
❓3. 如果查询按时间来，UUIDv7 的时间前缀能不能用作范围查询？
SELECT * FROM orders
WHERE id >= '018f2d45-...'AND id < '018f2d60-...';
• 如果你使用 WHERE create_time BETWEEN … 也是一样能走索引
• 所以如果查询场景大量是按时间的，加上 create_time 索引是非常合理的
不过如果你已经用了 UUIDv7，而且仅用它做主键并且查询就是时间序排序，那你甚至可以不用额外建 create_time 索引。
🧠 所有 UUID（v1～v8）长度都是固定的：
• 128 bit（16 字节）
• 通常表示为 36 个字符的字符串（带连字符）：8-4-4-4-12 格式
018f2d62-89a7-7b7b-bd5e-bb2d1294f4d3
UUIDv7 开头 48bit 是毫秒级时间戳，所以生成的 UUID 会“大概率保持有序”，也就是**“趋势递增”**。
这就意味着：
• 插入顺序不会很跳跃 → B+Tree 索引结构能高效维护
• 不容易发生“页分裂” → 插入性能稳定
• 如果你建主键索引（或者唯一索引），性能接近自增 ID
剖析UUIDv7
UUIDv7 的前缀有序、后缀看似“乱序”
| 48 bits | 4 bits | 12 bits | 62 bits |
|----------|--------|---------|----------------|
| Unix毫秒时间戳 | version=7 |随机 |更多随机数（熵）|
0195d31a-ff35-7509-80e7-4e4ff946e34d↑ ↑ ↑ ↑ ↑| | | | └─ node/random 数据| | | └────── variant 标记（高2位固定）| | └────────── version 字段 (v7 = 0111)| └───────────────── 高位时间戳后段└──────────────────────── 时间戳高位（48 bit）
✅ 时间有序，后缀随机，是有意为之！
• ✅ 前 48 位毫秒时间戳 → 实现整体趋势递增
• ✅ 中间部分固定结构 → version 和 variant
• ✅ 尾部是随机数 → 解决同一毫秒内并发插入冲突（保证唯一性）
时间戳一样的时候，后面的部分是随机的，可能会出现“索引跳插”，这是不是影响性能？
| 插入场景 | 行为 | 对 B+ Tree 影响 |
|---|---|---|
| 时间不同 | UUID整体递增 | 插入顺序完美，性能最佳 |
| 同一毫秒内多并发插入 | 前缀相同，尾部无序 | 局部跳插（叶子节点）但不分裂，影响极小 |
| 高并发压力下 | UUIDv7 相比 UUIDv4 更稳定 | 更接近“顺序插入”，写性能好很多 |
🧪 举例解释一下：
假设你当前叶子节点能容纳 100 个 UUID，结果你同一毫秒内来了 50 条记录：
• 它们前 48 bit 一样，后面是随机的 → 插入同一页的不同位置
• B+ 树排序时这些 UUID 会“局部乱序插入”
• 但总体页不会立即分裂 → 插入性能稳定
• 等下一毫秒，下一批 UUID 有新时间戳 → 再进新页
UUIDv7 是一种“
局部无序的有序 ID
不会像 UUIDv4 那样完全乱插导致频繁页分裂
🔚 最终建议总结（含金量超高！）
• ✅ UUIDv7 的“有序 + 唯一”组合，适合作为数据库主键
• ✅ 对 PostgreSQL 而言，使用 UUIDv7 的插入性能 接近自增 ID
• ✅ 不影响索引性能，不必担心页分裂频繁
• ✅ 同一毫秒内的乱序可忽略（除非你 1ms 插入 10000+ 条数据）
• ✅ 若需要精确时间筛选，仍建议保留 create_time 字段 + 索引
✅ PostgreSQL 中的 uuid 类型：
• 占用 16 字节
• 使用原生格式存储（不是字符串！）
• 内部用二进制比较，不需要解析字符串 → 效率比 varchar 快很多
🔍 那 bigint 呢？
✅ bigint 是
64 bit（8 字节）
PostgreSQL 的 bigint（也叫 int8）：
• 占用 8 字节
• 存储范围是 -2^63 ~ 2^63 - 1
• 通常用于自增主键（serial8, bigserial）
如果你在 PostgreSQL 中使用原生的 uuid 类型，它天然支持带连字符（-）的标准 UUID 格式，包括 UUIDv7，你可以直接存，也可以直接查！
INSERT INTO users (id, name)
VALUES ('0195d31a-ff35-7509-80e7-4e4ff946e34d', 'Alice');
但是：推荐使用带 - 的标准格式，更可读、兼容性好、调试更方便。
四个对比
| 特性 | 自增 ID | UUID | 雪花 ID | UUIDv7 |
|---|---|---|---|---|
| 唯一性 | 单库唯一 | 全局唯一 | 全局唯一 | 全局唯一 |
| 顺序性 | 有序 | 无序 | 趋势递增 | 有序 |
| 可读性 | 强 | 弱 | 一般 | 一般 |
| 性能 | 快 | 差 | 快 | 快 |
| 分布式支持 | 差 | 好 | 好 | 好 |
| 作为主键插入效率 | 高 | 低 | 高 | 高 |
| 标准化支持 | 是 | 是 | 否（私有实现） | 是（UUIDv7） |
| 生命周期限制 | 无 | 无 | ~70年 | ~20万年 |
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