在现代数据库系统中，唯一标识符（如主键）是数据表中不可或缺的一部分。为了确保主键的唯一性，数据库提供了多种方式来生成这些标识符。其中，数据库序列（Sequence） 是一种常用且灵活的生成唯一值的工具。本文将深入探讨数据库序列的概念、常见的使用场景、优缺点以及与其他生成标识符方式的比较。
一、数据库序列概述
数据库序列是一种数据库对象，用于生成一系列唯一的数字，通常用于主键的自动生成。与 AUTO_INCREMENT 或 IDENTITY 等其他自动增量特性相比，序列具有更高的灵活性和独立性。序列的值通常是递增的，也可以根据需要设置递减步长，适用于生成各种类型的唯一标识符。
在数据库中，序列对象是独立于数据表的，可以在多个表或多次插入操作中共享，从而避免重复生成主键值。序列的生成方式通常是线程安全的，这保证了在高并发的环境下，多个事务能够同时安全地获取不同的序列值。
二、数据库序列的常见使用场景
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生成唯一主键值
序列最常见的应用场景是用于生成表中的主键值。特别是在高并发或跨多个表需要共享唯一标识符时，序列提供了一种简单且高效的方式来确保主键值的唯一性。 -
分布式系统中的全局唯一标识符
在分布式系统中，尤其是多个服务间需要共享相同的标识符时，序列可以作为全局唯一标识符（UUID）生成的替代方案。由于序列生成的值具有可控性，多个应用可以使用相同的序列来保证跨服务的唯一性。 -
支持自定义增量和步长的场景
某些业务场景可能需要控制序列的增量步长，例如每次生成的标识符递增 5 或递减 2。序列提供了对步长的精确控制，使得它在一些特定的业务需求中更具灵活性。 -
订单号、发票号等业务编号
序列非常适合用于生成业务编号，例如订单号、发票号等。这些编号通常需要保证唯一性，并且在大量数据的高并发操作下，序列能有效避免冲突。 -
数据库迁移与重设
在某些数据迁移或数据库重设场景中，序列提供了重置其起始值的能力。这使得开发者在迁移数据或进行数据清理时，能够灵活地调整序列的行为。
三、数据库序列的优劣势
优势
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高灵活性
序列的创建和配置可以非常灵活。开发人员可以自定义序列的起始值、步长、最小值、最大值、循环方式等多种属性，满足不同业务场景的需求。 -
独立性与共享性
序列是独立于表的对象，多个表或多个事务可以共享同一个序列。这种共享性使得序列非常适合跨表生成唯一标识符，避免了手动同步生成唯一标识符的繁琐工作。 -
高并发支持
序列的生成机制通常是线程安全的，能够在高并发环境下安全地生成唯一值。由于序列值是预先分配的，多个并发请求可以在不造成冲突的情况下获取序列值。 -
避免锁竞争
与一些基于行锁或表锁的自增字段（如AUTO_INCREMENT）相比，序列在生成唯一值时通常不需要锁定表或行，这使得它在高并发的插入操作中具有更好的性能。 -
无缝重置与调整
序列支持修改起始值或最大值，能够灵活应对应用需求的变化。在数据迁移或数据清理时，序列的重置功能可以避免人工操作的复杂性。
劣势
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可能浪费数字
序列生成的值通常是递增的或递减的，但在事务回滚或操作失败时，已经生成的序列值会丢失。这可能导致序列中的数字出现“空洞”，即某些值未被实际使用。 -
缺乏内建的表关联性
虽然序列可以在多个表之间共享，但它本身与表数据没有直接的关联性。这意味着如果需要在表之间进行关联查询，可能需要更多的管理工作来确保数据的一致性。 -
非连续性
序列值的生成可能不连续，特别是在并发环境中。不同事务获取的序列值可能会跳过某些数字，这对于某些需要连续数字的场景来说可能是一个问题。 -
需要管理和维护
与AUTO_INCREMENT或IDENTITY不同，序列需要手动创建、管理和维护。开发者需要设置序列的初始值、增量以及最大值等，如果不慎调整或重置序列，可能会导致数据不一致。 -
性能开销
虽然序列支持高并发操作，但如果序列缓存设置不当，频繁请求序列值时可能会增加数据库的负担。为了提高性能，通常会选择将序列缓存起来，但这也可能带来额外的内存消耗。
四、与其他主键生成策略的比较
与其他常见的主键生成策略（如 AUTO_INCREMENT 和 UUID）相比，序列有其独特的优势与不足。AUTO_INCREMENT 更加简单易用，但缺乏灵活性和跨表共享能力，且在高并发场景中可能产生锁竞争。UUID 提供了更强的全局唯一性支持，但其值较长、存储和查询性能较差，且难以保证顺序性。
相较之下，序列在灵活性、性能和跨表共享等方面提供了更均衡的解决方案，尤其适合需要高度可定制化的应用场景。
数据库序列是生成唯一标识符的强大工具，具有高灵活性、高并发支持以及独立性等优点，适用于多种场景，尤其是跨表生成唯一标识符时。然而，它也有一些劣势，比如可能浪费数字、缺乏表关联性以及需要管理维护等。开发人员在选择是否使用序列时，需要根据实际需求、性能考虑以及应用的复杂性进行权衡。
