自增主键去哪了?---一次开发过程中的思考 2个月前

前情提要：

最近新接了一个需求，需要去创建两张表，其中有一张表需要根据业务id和业务类型建立唯一索引，对数据唯一性进行约束。

因为涉及到业务嘛，表结构就进行缩略了

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表结构示例如下：

CREATE TABLE `example_table` ( 
    `id` bigint(20) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '自增主键', 
    `business_id` bigint(20) unsigned NOT NULL COMMENT '业务ID', 
    `business_type` tinyint(3) unsigned NOT NULL COMMENT '业务类型，', 
    `del` tinyint(1) unsigned DEFAULT '0' COMMENT '删除标识，0表示未删除，1表示删除', 
    `creator` varchar(50) NOT NULL COMMENT '创建人PIN', 
    `modify_date` datetime DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '更新时间', 
    `create_date` datetime DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '创建时间', 
     PRIMARY KEY (`id`), 
     UNIQUE KEY `uk_business_id_and_type` (`business_id`,`business_type`)
 ) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=2 DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COMMENT='示例表'

既然表建立好，那么就是发挥我们编码能力的时候了...此处省略一堆编码时间。

编码结束，自测结束，信心满满的找前端同学进行联调。

因为联调嘛，mock了很多同样的business_id和bussiness_type的数据，结果到了数据库，因为唯一索引的约束，报了一堆错误，插入都失败了。

终于调整了一下mock数据，插入成功了。

但是发生了一个比较神奇的现象

主键不是连续自增的了~~ 中间丢失的自增主键去哪了??

关于自增主键

自增主键是我们在设计数据库表结构时经常使用的主键生成策略，主键的生成可以完全依赖数据库,在新增数据的时候，我们只需要将主键设置为null，0或者不设置该字段，数据库就会为我们自动生成一个主键值。

首先,我们要知道 自增主键保存在哪里~

不同的引擎对于自增值的保存策略不同

1.MyISAM引擎的自增值保存在数据文件中

2.InnoDB引擎的自增值，在MySQL5.7及之前的版本，自增值保存在内存里，并没有持久化。每次重启后，第一次打开表的时候，都会去找自增值的最大值max(id)，然后将max(id)+步长（建表语句中的指定步长）作为这个表当前的自增值。在MySQL8.0版本，将自增值的变更记录在了redo log中，重启的时候依靠redo log恢复重启之前的值。

了解了自增主键的保存机制，再了解一下主键这个"自增"逻辑~

插入一条语句分配自增主键id值的流程如图所示。

自增主键不连续的情况

细心的小伙伴一定发现了~咦，这个ID=声明值的话，ID就可以能被随意指定了，那么ID就可能存在不是自增的情况了！

是的，这其实就是第一种自增主键不连续的情况。

第二种不连续的情况就是我们在联调中遇到的问题了

简单来做个测试,目前数据就像一开始的图一样,id自增到了24,下一个插入的应该是25,那么执行一条sql

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insert into example_table  values (null,111,1,0,'mock',now(),now());

插入成功了一条数据,主键是连续自增的。

那么我们模拟一条错误的sql呢(creator字段指定错类型)~：

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insert into example_table  values (null,112,1,0,mock,now(),now());

果然，执行sql 的时候报出异常：

继续执行一条正确的正常的sql，插入结果： 主键还是连续自增的。这个发生错误为什么自增主键还是连续的呢。我们模拟一下之前联调遇到的情况，插入一条 sql：

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insert into example_table  values (null,112,1,0,'mock',now(),now());

因为id=26的数据buiness_id和bussiness_type 跟新插入的这条数据一样，那么肯定会因为唯一索引插入不成功，果然，执行结果如下：

那么，我们修改一下sql继续插入呢？

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insert into example_table  values (null,113,1,0,'mock',now(),now())

主键发生了"断代",27的主键跑丢了...

明明都是sql插入的时候错误，为什么结果会有差异呢，有的时候主键会丢失，有的时候主键不会丢失呢，想要弄明白这个问题，就需要先明白一下一条sql的执行过程：

这里只是针对本文需要关注的点（相信小伙伴对这个执行过程肯定也是非常了解的😏）

所以说 主键有没有丢失的核心关键就是有没有走到 执行引擎有没有去分配主键。一旦走到了分配主键就不会进行回滚。

既然一旦分配了主键就不会回滚，那是不是事务回滚之后主键也不会回滚至之前的值呢？

第三种就是这样，事务回滚也会导致主键“丢失”：

举个栗子：

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insert into example_table  values (null,114,1,0,'mock',now(),now());

回滚这条语句。并继续执行上面那条语句

29这个id就“丢失”了。

有好奇的小伙伴就会问了，问什么mysql-innodb不提供一种回滚主键id的机制呢？

我理解的是，1、没有必要 ；2、影响性能；

自增主键锁并不是一个事务锁，而是每次申请完就马上释放，以便允许别的事务再申请。但在MySQL5.0版本的时候，自增锁的范围是语句级别。也就是说，如果一个语句申请了一个表自增锁，这个锁会等语句执行结束以后才释放。MySQL5.1.22版本引入了一个新策略，新增参数innodb_autoinc_lock_mode，默认值是1。 1.这个参数设置为0：表示采用之前MySQL5.0版本的策略，即语句执行结束后才释放锁。 2.这个参数设置为1：普通insert语句，自增锁在申请之后就马上释放。批量插入数据的语句，自增锁还是要等语句结束后才被释放。 3.这个参数设置为2：所有的申请自增主键的动作都是申请后就释放锁。

我们假设一个场景主键id是可以回滚的，根据上面的自增主键锁的规则。事务A申请了一个自增主键id=29，事务B申请了一个自增主键id=30，在申请了之后就会被释放，如果这个时候事务A进行了回滚，事务B执行完毕，这个时候就需要将id回滚到29，但是id30已经存在表中了。那么肯定会需要一个类似现在的redolog,undolog的"存储单元"去存储主键id的分配情况，如果再有一个事务C过来申请主键id，这个时候就会出现很多种情况去考虑，1：我要申请的主键id是否已经分配出去了。如果已经没有还好，如果有的话，需要去找到一个允许我插入的最小的id（这个最小的成本就会比目前直接选择最大的id性能要查很多。）2：我是批量插入，我需要申请一批id，这种情况想想就很抓马，因为这一批次中的id可能存在多个已经存在的情况。

而且就算主键id可以回滚，那么我插入数据的顺序，跟id的大小就存在悖论关系了，在业务层面就不能根据id去做一些判断了，这也无疑增加了业务层面的复杂性。所以主键id是可以回滚是一个ROI极低的方案了。

在上面的说到的自增主键的分配策略也可以想到：

第四种不连续的情况：批量申请的主键id，如果出现没有使用完，或者批量插入出现问题导致的主键id不连续。

当然这里说的批量插入不是

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insert into example_table values (null,111,1,0,'mock',now(),now()),(null,112,1,0,'mock',now(),now());

这样的语句，因为这种语句在sql解析的时候就可以明确需要插入多少条目，id也就会直接进行分配到具体的条目。

但是对于 insert...select 这种批量插入语句，因为大部分都是执行多表操作，所以实际操作的条数是不可确定的。

在进行分配主键id的时候，会有一个策略：

1.语句执行过程中，第一次申请自增 id，会分配 1 个；

2.1 个用完以后，这个语句第二次申请自增 id，会分配 2 个；

3.2 个用完以后，还是这个语句，第三次申请自增 id，会分配 4 个；

4.依此类推，同一个语句去申请自增 id，每次申请到的自增 id 个数都是上一次的两倍。

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create table `example_table_2` like `example_table`;
#使用批量插入语句 从example_table中读取数据, 往example_table_2中插入数据
insert into example_table_2 select null, business_id, business_type, del, creator, modify_date, create_date from example_table;

这个时候的执行结果如图:

那么按照预期 第一次分配id=1,第二次分配id是[2,3],第三次分配id区间是[4,7],第四次分配区间是[8,15]，那么执行下面语句：

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#插入一条数据 预期主键id应该是16
insert into example_table_2  values (null,200,1,0,'mock',now(),now());



果然执行结果符合预期结果。

这个语句在实际业务中使用的很少，mysql在这个语句里面还是有很多设计的，大家可以看看官方文档详细的了解一下

https://dev.mysql.com/doc/refman/8.0/en/insert-select.html

还有一种情况是主键id设置的步长不为1

这种情况一般都是发生在表的设计初期，所以出现不自增的话也是符合预期的。