Java实现雪花算法(snowflake)-生成永不重复的ID(源代码+工具类)使用案例

x33g5p2x  于10个月前 转载在 Java  
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雪花算法是由Twitter公司开源的snowflake(雪花)算法。

1、雪花算法的原理

雪花算法会生成一个64位的二进制数据,为一个Long型。

(转换成字符串后长度最多19),其基本结构:

第一位:为未使用

第二部分:41位为毫秒级时间(41位的长度可以使用69年)

第三部分:5位datacenterld和5位workerld(10位的长度最多支持部署1024个节点)

第四部分:最后12位是毫秒内的计数(12位的计数顺序号支持每个节点每毫秒产生4096个ID序号)

snowflake生成的ID整体上按照时间自增排序,
并且整个分布式系统内不会产生ID碰撞(由datacenterworkerld作区分),
并且效率较高。

经测试snowflake每秒能够产生26万个ID。

2、工具类(雪花算法源代码)

/** * <p>名称:IdWorker.java</p> * <p>描述:分布式自增长ID</p> * <pre> * Twitter的 Snowflake JAVA实现方案 * </pre> * 核心代码为其IdWorker这个类实现,其原理结构如下,我分别用一个0表示一位,用—分割开部分的作用: * 1||0---0000000000 0000000000 0000000000 0000000000 0 --- 00000 ---00000 ---000000000000 * 在上面的字符串中,第一位为未使用(实际上也可作为long的符号位),接下来的41位为毫秒级时间, * 然后5位datacenter标识位,5位机器ID(并不算标识符,实际是为线程标识), * 然后12位该毫秒内的当前毫秒内的计数,加起来刚好64位,为一个Long型。 * 这样的好处是,整体上按照时间自增排序,并且整个分布式系统内不会产生ID碰撞(由datacenter和机器ID作区分), * 并且效率较高,经测试,snowflake每秒能够产生26万ID左右,完全满足需要。 * <p> * 64位ID (42(毫秒)+5(机器ID)+5(业务编码)+12(重复累加)) * * @author Polim */
public class IdWorker {
    // 时间起始标记点,作为基准,一般取系统的最近时间(一旦确定不能变动)
    private final static long twepoch = 1288834974657L;
    // 机器标识位数
    private final static long workerIdBits = 5L;
    // 数据中心标识位数
    private final static long datacenterIdBits = 5L;
    // 机器ID最大值
    private final static long maxWorkerId = -1L ^ (-1L << workerIdBits);
    // 数据中心ID最大值
    private final static long maxDatacenterId = -1L ^ (-1L << datacenterIdBits);
    // 毫秒内自增位
    private final static long sequenceBits = 12L;
    // 机器ID偏左移12位
    private final static long workerIdShift = sequenceBits;
    // 数据中心ID左移17位
    private final static long datacenterIdShift = sequenceBits + workerIdBits;
    // 时间毫秒左移22位
    private final static long timestampLeftShift = sequenceBits + workerIdBits + datacenterIdBits;

    private final static long sequenceMask = -1L ^ (-1L << sequenceBits);
    /* 上次生产id时间戳 */
    private static long lastTimestamp = -1L;
    // 0,并发控制
    private long sequence = 0L;

    private final long workerId;
    // 数据标识id部分
    private final long datacenterId;

    public IdWorker(){
        this.datacenterId = getDatacenterId(maxDatacenterId);
        this.workerId = getMaxWorkerId(datacenterId, maxWorkerId);
    }
    /** * @param workerId * 工作机器ID * @param datacenterId * 序列号 */
    public IdWorker(long workerId, long datacenterId) {
        if (workerId > maxWorkerId || workerId < 0) {
            throw new IllegalArgumentException(String.format("worker Id can't be greater than %d or less than 0", maxWorkerId));
        }
        if (datacenterId > maxDatacenterId || datacenterId < 0) {
            throw new IllegalArgumentException(String.format("datacenter Id can't be greater than %d or less than 0", maxDatacenterId));
        }
        this.workerId = workerId;
        this.datacenterId = datacenterId;
    }
    /** * 获取下一个ID * * @return */
    public synchronized long nextId() {
        long timestamp = timeGen();
        if (timestamp < lastTimestamp) {
            throw new RuntimeException(String.format("Clock moved backwards. Refusing to generate id for %d milliseconds", lastTimestamp - timestamp));
        }

        if (lastTimestamp == timestamp) {
            // 当前毫秒内,则+1
            sequence = (sequence + 1) & sequenceMask;
            if (sequence == 0) {
                // 当前毫秒内计数满了,则等待下一秒
                timestamp = tilNextMillis(lastTimestamp);
            }
        } else {
            sequence = 0L;
        }
        lastTimestamp = timestamp;
        // ID偏移组合生成最终的ID,并返回ID
        long nextId = ((timestamp - twepoch) << timestampLeftShift)
                | (datacenterId << datacenterIdShift)
                | (workerId << workerIdShift) | sequence;

        return nextId;
    }

    private long tilNextMillis(final long lastTimestamp) {
        long timestamp = this.timeGen();
        while (timestamp <= lastTimestamp) {
            timestamp = this.timeGen();
        }
        return timestamp;
    }

    private long timeGen() {
        return System.currentTimeMillis();
    }

    /** * <p> * 获取 maxWorkerId * </p> */
    protected static long getMaxWorkerId(long datacenterId, long maxWorkerId) {
        StringBuffer mpid = new StringBuffer();
        mpid.append(datacenterId);
        String name = ManagementFactory.getRuntimeMXBean().getName();
        if (!name.isEmpty()) {
         /* * GET jvmPid */
            mpid.append(name.split("@")[0]);
        }
      /* * MAC + PID 的 hashcode 获取16个低位 */
        return (mpid.toString().hashCode() & 0xffff) % (maxWorkerId + 1);
    }

    /** * <p> * 数据标识id部分 * </p> */
    protected static long getDatacenterId(long maxDatacenterId) {
        long id = 0L;
        try {
            InetAddress ip = InetAddress.getLocalHost();
            NetworkInterface network = NetworkInterface.getByInetAddress(ip);
            if (network == null) {
                id = 1L;
            } else {
                byte[] mac = network.getHardwareAddress();
                id = ((0x000000FF & (long) mac[mac.length - 1])
                        | (0x0000FF00 & (((long) mac[mac.length - 2]) << 8))) >> 6;
                id = id % (maxDatacenterId + 1);
            }
        } catch (Exception e) {
            System.out.println(" getDatacenterId: " + e.getMessage());
        }
        return id;
    }

}

3、使用案例

public class OrderId {

    public static void main(String[] args) {

        IdWorker idWorker = new IdWorker(1, 1);
        long l = idWorker.nextId();
        System.out.println(l);
    }

}

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