Java中实现MongoDB自增主键ID

1.了解MongoDB的ObjectId
        MongoDB的文档固定是使用“_id”作为主键的，它可以是任何类型的，默认是个ObjectId对象（在Java中则表现为字符串），那么为什么MongoDB没有采用其他比较常规的做法（比如MySql的自增主键），而是采用了ObjectId的形式来实现？别着急，咱们看看ObjectId的生成方式便可知悉。
        ObjectId使用12字节的存储空间，每个字节两位十六进制数字，是一个24位的字符串。由于看起来很长，不少人会觉得难以处理，其实不然。ObjectId是由客户端生成的，按照如下方式生成：

前4位是一个从标准纪元开始的时间戳，是一个int类别，只不过从十进制转换为了十六进制。这意味着这4个字节隐含了文档的创建时间，将会带来一些有用的属性。并且时间戳处于字符的最前面，同时意味着ObjectId大致会按照插入顺序进行排序，这对于某些方面起到很大作用，如作为索引提高搜索效率等等。使用时间戳还有一个好处是，某些客户端驱动可以通过ObjectId解析出该记录是何时插入的，这也解答了我们平时快速连续创 建多个Objectid时，会发现前几位数字很少发现变化的现实，因为使用的是当前时间，很多用户担心要对服务器进行时间同步，其实这个时间戳的真实值并 不重要，只要其总不停增加就好。
接下来的3个字节，是所在主机的唯一标识符，一般是机器主机名的散列值，这样就确保了不同主机生成不同的机器hash值，确保在分布式中不造成冲突，这也就是在同一台机器生成的objectid中间的字符串都是一模一样的原因。
上面的机器字节是为了确保在不同机器产生的ObjectId不冲突，而PID就是为了在同一台机器不同的mongodb进程产生了ObjectId不冲突。
前面的9个字节是保证了一秒内不同机器不同进程生成ObjectId不冲突，最后的3个字节是一个自动增加的计数器，用来确保在同一秒内产生的ObjectId也不会冲突，允许256的3次方等于16777216条记录的唯一性。
        因此，MongoDB不使用自增主键，而是使用ObjectId。在分布式环境中，多个机器同步一个自增ID不但费时且费力，MongoDB从一开始就是设计用来做分布式数据库的，处理多个节点是一个核心要求，而ObjectId在分片环境中要容易生成的多。

2.手动实现自增ID
        ObjectId确实是有很大的好处，但有时候由于某些不可抗力的因素或需求，我们仍需要实现一个自增的数值ID，笔者查阅了网上的资料，大多都是一个套路：使用一个单独的集合A来记录每个集合中的ID最大值，然后每次向集合B中插入文档时，去查找集合A中集合B所对应的ID最大值，取出来并+1，然后更新集合A、根据这个ID再插入文档。下面笔者通过网上一种自认为好点的方式来实现，因为笔者用的是Spring Data MongoDB……

2.1 定义序列实体类SeqInfo
我们需要用这个集合来存储每个集合的ID记录自增到了多少，如下代码：

package com.jastar.autokey.entity;
 
import org.springframework.data.annotation.Id;
import org.springframework.data.mongodb.core.mapping.Document;
import org.springframework.data.mongodb.core.mapping.Field;
 
/**
 * 模拟序列类
 *
 * @author Jastar·Wang
 * @date 2017年5月27日
 */
@Document(collection = "sequence")
public class SeqInfo {
 
    @Id
    private String id;// 主键
 
    @Field
    private String collName;// 集合名称
 
    @Field
    private Long seqId;// 序列值
 
    // 省略getter、setter
 
}

2.2 定义注解AutoIncKey
我们需要通过这个注解标识主键ID需要自动增长，如下代码：

package com.jastar.autokey.annotation;
 
import java.lang.annotation.ElementType;
import java.lang.annotation.Retention;
import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
import java.lang.annotation.Target;
 
/**
 * 自定义注解，标识主键字段需要自动增长
 * <p>
 * ClassName: AutoIncKey
 * </p>
 * <p>
 * Copyright: (c)2017 Jastar·Wang,All rights reserved.
 * </p>
 *
 * @author jastar-wang
 * @date 2017年5月27日
 */
@Target(ElementType.FIELD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface AutoIncKey {
    
}
2.3 定义业务实体类Student
package com.jastar.autokey.entity;
 
import org.springframework.data.annotation.Id;
import org.springframework.data.mongodb.core.mapping.Document;
import org.springframework.data.mongodb.core.mapping.Field;
 
import com.jastar.autokey.annotation.AutoIncKey;
 
@Document(collection = "student")
public class Student {
 
    @AutoIncKey
    @Id
    private Long id = 0L;// 为什么赋了默认值？文章后说明
 
    @Field
    private String name;
 
    // 省略getter、setter
}

2.4 定义监听类SaveEventListener
→2017年7月26日更新：

注意下面代码中重写的onBeforeConvert方法在1.8版本开始就废弃了，不过官方推荐： Please use onBeforeConvert(BeforeConvertEvent)，各位猿友可以研究下这个方法如何使用，我想 BeforeConvertEvent 对象里面应该会有所需要的参数信息，在此我就不再亲测了。

因为使用的是Spring Data MongoDB，所以可以重写监听事件里面的方法，而进行某些处理，该类需要继承AbstractMongoEventListener类，并且需交由Spring管理，如下代码：

package com.jastar.autokey.listener;
 
import java.lang.reflect.Field;
 
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.data.mongodb.core.FindAndModifyOptions;
import org.springframework.data.mongodb.core.MongoTemplate;
import org.springframework.data.mongodb.core.mapping.event.AbstractMongoEventListener;
import org.springframework.data.mongodb.core.query.Criteria;
import org.springframework.data.mongodb.core.query.Query;
import org.springframework.data.mongodb.core.query.Update;
import org.springframework.stereotype.Component;
import org.springframework.util.ReflectionUtils;
 
import com.jastar.autokey.annotation.AutoIncKey;
import com.jastar.autokey.entity.SeqInfo;
 
/**
 * 保存文档监听类<br>
 * 在保存对象时，通过反射方式为其生成ID
 * <p>
 * ClassName: SaveEventListener
 * </p>
 * <p>
 * Copyright: (c)2017 Jastar·Wang,All rights reserved.
 * </p>
 *
 * @author jastar-wang
 * @date 2017年5月27日
 */
@Component
public class SaveEventListener extends AbstractMongoEventListener<Object> {
 
    @Autowired
    private MongoTemplate mongo;
 
    @Override
    public void onBeforeConvert(BeforeConvertEvent<Object> event) {
        final Object source = event.getSource();
        if (source != null) {
            ReflectionUtils.doWithFields(source.getClass(), new ReflectionUtils.FieldCallback() {
                /** Perform an operation using the given field.
                 * @param field the field to operate on */
                @Override
                public void doWith(Field field) throws IllegalArgumentException, IllegalAccessException {
                    ReflectionUtils.makeAccessible(field);
                    // 如果字段添加了我们自定义的AutoIncKey注解
                    if (field.isAnnotationPresent(AutoIncKey.class)
                            //判断注解的字段是否为number类型且值是否等于0.如果大于0说明有ID不需要生成ID
                            && field.get(source) instanceof Number
                            && field.getLong(source) == 0) {
                        // 设置自增ID
                        field.set(source, getNextId(source.getClass().getSimpleName()));
                        logger.debug("increase key, source = {} , nextId = {}", source, field.get(source));
                    }
                }
            });
        }
    }
 
    /**
     * 获取下一个自增ID
     *
     * @param collName
     *            集合（这里用类名，就唯一性来说最好还是存放长类名）名称
     * @return 序列值
     */
    private Long getNextId(String collName) {
        Query query = new Query(Criteria.where("collName").is(collName));
        Update update = new Update();
        update.inc("seqId", 1);
        FindAndModifyOptions options = new FindAndModifyOptions();
        options.upsert(true);
        options.returnNew(true);
        SeqInfo seq = mongo.findAndModify(query, update, options, SeqInfo.class);
        return seq.getSeqId();
    }
}

2.5 单元测试
@Test
public void save() {
    Student stu = new Student();
    stu.setName("张三");
    service.save(stu);
    // service.update(stu);
    System.out.println("已生成ID：" + stu.getId());
}
2.6 总结
经过测试，以上流程没有问题，会得到期望的结果，但是有以下几点需要注意：

（1）为什么我在Student类中为主键赋了一个默认值0L？

答：我在此自增方式原作者文章中发现这么一句，“注意自增ID的类型不要定义成Long这种包装类，mongotemplate的源码里面对主键ID的类型有限制”。测试后发现，如果ID定义为原生类型确实是没有问题的。当ID定义为包装类的情况下，如果在onBeforeConvert方法之前没有给ID设置值，是会报错的，我猜测可能是因为内部转换类型时如果ID是空值而无法转换引起的，因此，我赋了一个默认值，这样就不会报错了，包装类也可以使用（不过这样好像跟原生类型就没什么区别了，没什么意义）。

（2）这个监听器会不会影响修改操作？

答：测试发现，不会影响，水平有限，本人也不知作何解释，不要打我……

（3）这种方式会有并发问题吗？

答：不会的！根据官方文档说明，findAndModify一个原子性操作，不过有这么一句“When the findAndModify command includes the upsert: true option and the query field(s) is not uniquely indexed, the command could insert a document multiple times in certain circumstances.”，大概意思是说当查询和更新两个操作都存在时，如果查询的字段没有唯一索引的话，该命令可能会在某些情况下更新/插入 文档多次，参考链接：戳我戳我。以上演示的是只存储了集合所对应的实体类的短名称，短名称是会重复的，所以这种方法不妥，还是记录长名称吧。