P7领导建议：可以用UUIDv7作为数据库主键

田螺 2025-06-23 10:05:03

我们提到分布式主键ID的时候，可能都会想到UUID，比如在设计数据库主键的时候。但是可能最终都不会考虑它。但是呢，最近领导却建议说，可以考虑它作为数据库主键了，因为UUIDv7的出现~~

一、传统 UUID 作为主键的缺点

传统 UUID（尤其是 v4）的完全随机性是其作为数据库主键的“原罪”：

无序性 (最主要问题):

数据库索引（尤其是 B+Tree）依赖主键顺序插入新记录效率最高。
UUID 随机生成，插入位置不确定，导致索引树频繁分裂和重组，大幅降低写入性能。
破坏聚簇索引（如 InnoDB）的物理存储顺序，增加磁盘 I/O。
范围查询和排序效率低下，性能低下。

存储空间大：

占用存储空间是自增整数（如 64位 BigInt）的 2倍。

导致索引更大，占用更多内存/磁盘，缓存效率降低，查询变慢

二、UUIDv7 的核心突破：时间有序性架构设计

UUIDv7 的革新性在于将时间戳嵌入最高有效位（Most Significant Bits），实现了全局单调递增。其 128 位结构如下：

 0                   1                   2                   3 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1┌─────────────────────┬─────┬─────┬─────────────────────────────┐│   Unix毫秒时间戳    │ Ver │Var  │          随机位            ││      (48位)         │(4) │(2) │          (74位)            │└─────────────────────┴─────┴─────┴─────────────────────────────┘

设计关键点解析：

高精度时间前缀（48位）：精确到毫秒的 Unix 时间戳，确保 ID 严格按时间递增（需 NTP 时钟同步）。
尾部随机位（74位）：保证分布式唯一性，避免 v1 的 MAC 地址泄露风险。

有序性如何解决性能问题？

B+树索引优化

新生成的 UUIDv7 总是大于之前的值，因此被追加到索引尾部，避免中间节点分裂。

缓冲池友好顺序写入使新记录集中在少数数据页。当页写满时，数据库只需分配新页追加，减少旧页淘汰与磁盘I/O。

范围查询加速时间有序性使 WHERE id > '2025-06-01' 可转化为时间戳范围过滤，大幅降低扫描范围

三、UUIDv7 和其他版本的横向对比

四、项目实战：如何使用 UUIDv7？

生成 UUIDv7

import com.github.f4b6a3.uuid.UuidCreator;
public class UuidUtils {    public static UUID generateUuidV7() {        return UuidCreator.getTimeOrdered(); // 生成 UUIDv7    }    
     // 转为数据库存储格式    public static byte[] toBytes(UUID uuid) {        ByteBuffer bb = ByteBuffer.wrap(new byte[16]);        bb.putLong(uuid.getMostSignificantBits());        bb.putLong(uuid.getLeastSignificantBits());        return bb.array();    }    
    // 从数据库读取转换    public static UUID fromBytes(byte[] bytes) {        ByteBuffer bb = ByteBuffer.wrap(bytes);        return new UUID(bb.getLong(), bb.getLong());    }    
}
// 使用示例UUID id = UuidService.generateUuidV7();

数据库作为主键

CREATE TABLE users (    id BINARY(16) PRIMARY KEY, -- 二进制存储 UUID    name VARCHAR(50) NOT NULL,    email VARCHAR(100));

插入数据库和查询

// 插入数据UUID userId = UuidUtils.generateUuidV7();String sql = "INSERT INTO users (id, name) VALUES (?, ?)";
try (PreparedStatement ps = conn.prepareStatement(sql)) {    ps.setBytes(1, UuidUtils.toBytes(userId));     ps.setString(2, "John Doe");    ps.executeUpdate();}
// 查询数据String query = "SELECT * FROM users WHERE id = ?";try (PreparedStatement ps = conn.prepareStatement(query)) {    ps.setBytes(1, UuidUtils.toBytes(userId));    ResultSet rs = ps.executeQuery();    while (rs.next()) {        UUID id = UuidUtils.fromBytes(rs.getBytes("id"));        String name = rs.getString("name");    }}