“💾[Database] Primary Key 생성 전략 - 유니크 문자열 또는 숫자”

🍎 Intro.

PK(Primary Key)를 단순한 AUTO_INCREMENT가 아닌, 고유한 문자열(UUID) 또는 숫자(Snowflake, Nano ID 등)로 생성하는 방식입니다.
이 방식은 분산 시스템, 대용량 트래픽 처리, 보안성 강화 등의 이유로 많이 사용됩니다.

✅1️⃣ “유니크 문자열 또는 숫자” PK 방식이 필요한 이유.

기존의 AUTO_INCREMENT PK는 단순히 1씩 증가하는 방식이므로:
- 1. 보안에 취약 ➞ 공격자가 ID를 예상할 수 있음(/articles/1, /articles/2 …).
- 2. 다중 서버(샤딩) 환경에서 충돌 발생 가능 ➞ 각 서버에서 독립적인 ID 생성이 어려움.
- 3. 데이터 마이그레이션 시 충돌 가능성 ➞ 다른 데이터베이스로 데이터를 옮길 때 ID가 겹칠 수 있음.
  - 위와 같은 문제를 해결하기 위해, UUID, Snowflake, Nano ID 등을 사용하여 고유한 문자열 또는 숫자로 PK를 생성하는 방식이 등장했습니다.

✅2️⃣ 유니크 문자열 또는 숫자를 이용한 PK 생성 전략.

전략	예제	길이	특징
UUID(Universally Unique Identifier)	550e8400-e29b-41d4-a716-446655440000	36자	전 세계적으로 유일한 문자열, 속도가 느릴 수 있음
Snowflake(Twitter ID 방식)	146789123456789012	19자	시간 기반으로 생성, 고유성 보장, 성능 최적화
Nano ID	V1StGXR8_Z5jdHi6B-myT	21자	랜덤 문자열, URL-safe, 짧고 충돌 확률이 낮음
KSUID(K-Sortable Unique ID)	0ujsswThIGTUYm2K8FjOOfXtY1K	27자	시간 정렬 가능, UUID보다 짧고 읽기 쉬움

✅3️⃣ UUID(Universally Unique Identifier)

📌 UUID란?

128비트의 고유한 문자열을 생성하는 알고리즘.
전 세계적으로 유일한 값을 만들 수 있음.
랜덤성이 강하여 충돌 확률이 매우 낮음.
길이가 길어(36자) 인덱싱 성능이 저하될 수 있음.

🛠️ UUID를 PK로 사용하는 MySQL 테이블 예제.

CREATE TABLE article (
    article_id CHAR(36) PRIMARY KEY, -- UUID 사용
    title VARCHAR(255) NOT NULL,
    content TEXT NOT NULL,
    created_at TIMESTAMP DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP
)

📝 Spring Boot JPA에서 UUID 적용.

import jakarta.persistence.*;
import lombok.Getter;
import lombok.NoArgsConstructor;
import org.hibernate.annotations.GenericGenerator;

import java.util.UUID;

@Getter
@NoArgsConstructor
@Entity
@Table(name = "article")
public class Article {
    @Id
    @GeneratedValue(generator = "UUID")
    @GenericGenerator(name = "UUID", strategy = "org.hibernate.id.UUIDGenerator")
    @Column(name = "article_id", updatable = false, nullable = false, length = 36)
    private String articleId;
    
    private String title;
    private String content;
}

✅ UUID를 자동으로 생성하여 PK로 사용
✅ JPA에서 @GeneratedValue(generator = “UUID”)를 사용
✅ DB에는 CHAR(36)로 저장

✅4️⃣ Snowflake(Twitter에서 개발한 분산 ID)

📌 Snowflake란?

Twitter에서 고유한 숫자 ID를 빠르게 생성하기 위해 개발한 알고리즘.
64비트 정수 (19자리)를 사용하여 시간 정렬 가능.
성능 최적화 & ID 충돌 없음.
분산 시스템(여러 서버)에서 사용 가능.

🛠️ MySQL 테이블 예제(Snowflake).

CREATE TABLE article (
    article_id BIGINT PRIMARY KEY, -- Snowflake ID 사용
    title VARCHAR(255) NOT NULL,
    content TEXT NOT NULL,
    created_at TIMESTAMP DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP
);

📝 Spring Boot에서 Snowflake 적용.

import java.time.Instant;

public class Snowflake {
    private static final Long EPOCH = 1640995200000L; // 2022-01-01 기준
    private static final Long MACHINE_ID = 1L;
    private static final Long SEQUENCE_BITS = 12L;
    
    private Long lastTimestamp = -1L;
    private Long sequence = 0L;
    
    public synchronized Long nextId() {
        Long timestamp = Instant.now().toEpochMilli();
        if (timestamp == lastTimestamp) {
            sequence = (sequence + 1) & ((1 << SEQUENCE_BITS) - 1);
            if (sequence == 0) {
                while (timestamp <= lastTimestamp) {
                    timestamp = Instant.now().toEpochMilli();
                }
            }
        } else {
            sequence = 0;
        }
        lastTimestamp = timestamp;
        return ((timestamp - EPOCH)) << (64 - 41) | (MACHINE_ID << (64 - 41 - 10)) | sequence;
    }
}

✅ UUID보다 짧은 숫자(BIGINT)로 고유한 ID 생성.
✅ 날짜 기반이므로 정렬 가능 (최근 데이터 조회 시 유리).
✅ 서버가 여러 개여도 중복되지 않음.

✅5️⃣ Nano ID (가볍고 짧은 랜덤 문자열)

📌 Nano ID란?

UUID보다 짧고 성능이 빠른 ID 생성기.
URL-safe (URL에 사용 가능).
랜덤성으로 인해 충돌 확률이 낮음.
자바스크립트 환경에서도 사용 가능.

🛠️ MySQL 테이블 예제 (Nano ID)

CREATE TABLE article (
    article_id VARCHAR(21) PRIMARY KEY, -- Nano ID 사용
    title VARCHAR(255) NOT NULL,
    content TEXT NOT NULL.
    created_at TIME
)

VARCHAR(21) ➞ Nano ID는 기본적으로 21자 길이를 가지므로 테이블에서도 VARCHAR(21)로 설정.

📝 Spring Boot에서 Nano ID 적용.

Java에서는 Nano ID 라이브러리(com.aventrix.jnanoid)를 사용하여 Nano ID를 생성할 수 있습니다.

1️⃣ Maven 또는 Gradle에 Nano ID 라이브러리 추가

Maven 사용 시

<dependency>
    <groupId>com.aventrix.jnanoid</groupId>
    <artifactId>jnanoid</artifactId>
    <version>2.0.0</version>
</dependency>

Gradle 사용 시

implementation 'com.aventrix.jnanoid:jnanoid:2.0.0'

2️⃣ Entity에서 Nano ID를 사용하여 Primary Key 설정.

import jakarta.persistence.*;
import lombok.Getter;
import lombok.NoArgsConstructor;
import org.hibernate.annotations.GenericGenerator;
import org.hibernate.annotations.Parameter;
import com.aventrix.jnanoid.jnanoid.NanoIdUtils;

@Getter
@NoArgsConstructor
@Entity
@Table(name = "article")
public class Article {
    @Id
    @Column(name = "article_id", updatable = false, nullable = false, length = 21)
    private String articleId;

    private String title;
    private String content;

    @PrePersist
    public void generateId() {
        this.articleId = NanoIdUtils.randomNanoId(); // Nano ID 생성
    }
}

✅ Nano ID 방식의 장점.

1. UUID보다 짧음(21자) ➞ 성능 최적화
2. 랜덤한 값이므로 보안성 우수 (ID 예측 불가능)
3. URL-safe ➞ URL에서 안전하게 사용 가능
4. 서버 부담이 적고, 빠른 속도로 생성 가능

❌ Nano ID 방식의 단점.

1. UUID보다 충돌 확률이 높지만, 충분히 낮은 수준.
2. 정렬이 어려움 ➞ 시간 기반이 아느므로 최근 데이터 정렬이 필요할 경우 적합하지 않음.

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“💾[Database] Primary Key 생성 전략 - 유니크 문자열 또는 숫자”

🍎 Intro.

✅1️⃣ “유니크 문자열 또는 숫자” PK 방식이 필요한 이유.

✅2️⃣ 유니크 문자열 또는 숫자를 이용한 PK 생성 전략.

✅3️⃣ UUID(Universally Unique Identifier)

📌 UUID란?

🛠️ UUID를 PK로 사용하는 MySQL 테이블 예제.

📝 Spring Boot JPA에서 UUID 적용.

✅4️⃣ Snowflake(Twitter에서 개발한 분산 ID)

📌 Snowflake란?

🛠️ MySQL 테이블 예제(Snowflake).

📝 Spring Boot에서 Snowflake 적용.

✅5️⃣ Nano ID (가볍고 짧은 랜덤 문자열)

📌 Nano ID란?

🛠️ MySQL 테이블 예제 (Nano ID)

📝 Spring Boot에서 Nano ID 적용.

1️⃣ Maven 또는 Gradle에 Nano ID 라이브러리 추가

2️⃣ Entity에서 Nano ID를 사용하여 Primary Key 설정.

✅ Nano ID 방식의 장점.

❌ Nano ID 방식의 단점.