mongoDB之ObjectId

一、ObjectId介绍

我们在使用mongodb插入数据时，每个document中必须有一个_id字段，且可以是任意类型，但如果没有单独设置_id字段，mongo会自动生成一个_id字段，类型是ObjectId，查看数据显示如下：

{"_id": ObjectId("61cd13eb5b834a603764af44"),"age": 12,"name": "zhangsan","classId": "61c16dffbd33627bc4fbbafe"
}

“61cd13eb5b834a603764af44”这个24位的字符串，实际上是由一组十六进制的字符构成，总共用了12字节的存储空间。相比MYSQL int类型的4个字节，MongoDB确实多出了很多字节。但是按照现在的设备配置，多出的字节数并不会成为瓶颈，这也体现了体现MongoDB空间换时间的设计思想。

二、ObjectId组成

ObjectId是一个12个字节的BSON数据，分成四个部分，其中：

前4个字节表示时间戳；
接下来的3个字节是机器标识码；
紧接的两个字节由进程id组成（PID）；
最后三个字节是自增计数器生成的随机数；

时间戳

将刚才生成的objectid的前4位进行提取“61cd13eb”，然后按照十六进制转为十进制，变为“1640829931”，这个数字就是一个精确到秒时间戳。

机器标识码

接下来的三个字节就是“5b834a”，这三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。

进程PID

上面的【机器标识码】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，接下来的“6037”两位就是产生objectId的进程标识符。

自增计数器

前面的九个字节是保证了一秒内不同机器不同进程生成objectId不冲突，这后面的三个字节“64af44”是一个自动增加的计数器，用来确保在同一秒内产生的objectId也不会发现冲突，允许256的3次方等于16777216条记录的唯一性。

ObjectId的这个主键生成策略，很好解决了在分布式环境下高并发情况主键唯一性问题。

三、ObjectId常见问题

ObjectId的值总体上呈递增趋势，但不是绝对的

ObjectId前4个字节存的是时间戳，而时间是递增的，所以ObjectId总体保证递增的顺序。
存储的时间戳只精确到秒，在同一台机器不同的MongoDB进程，同一秒内生成的ObjectId，进程ID小的会排在大的前面。存在这种情况，进程ID大的先生成ObjectId，但还是会排在进程ID小的后面。所以ObjectId递增不是绝对的。

ObjectId在一秒内生成的数量是有限的

3个字节所能表达的最大的整数：2^24-1。所以一个MongoDB进程，在一秒内最多能生成 2^24-1 个ObjectId。从目前机器的性能来看，要超过这个限制几乎是不可能的。

ObjectId的唯一性

ObjectId近似唯一，理论上会出现很小概率（1/(2^24-1)）的重复情况，这取决于MongoDB驱动实现ObjectId方式。以C#官方驱动来说，构成ObjectId的计数器，C#使用Interlocked.Increment实现，保证了同一MongoDB进程在同一秒内生成的多个ObjectId的计数器是累加的，从而保证了生成的ObjectId是唯一的。
不过，有些版本的驱动是使用了随机数作为计数器，这种情况下并不能保证生成的ObjectId是唯一的。所以，除非你使用的是一个非常老的版本，或者很小众的驱动，否则都不需要为重复的ObjectId担心。