简介

分布式id算法, 生成的id是一个long类型, java中long类型是8个字节, 64bit

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  • 第1位占用1bit，其值始终是0，可看做是符号位不使用。
  • 第2位开始的41位是时间戳，41-bit位可表示2^41个数，每个数代表毫秒，那么雪花算法可用的时间年限是(1L<<41)/(1000L_3600_24*365)=69 年的时间。
  • 中间的10-bit位可表示机器数，即2^10 = 1024台机器，但是一般情况下我们不会部署这么台机器。如果我们对IDC（互联网数据中心）有需求，还可以将 10-bit 分 5-bit 给 IDC，分5-bit给工作机器。这样就可以表示32个IDC，每个IDC下可以有32台机器，具体的划分可以根据自身需求定义。
  • 最后12-bit位是自增序列，可表示2^12 = 4096个数。

另外，⼀切互联⽹公司也基于上述的⽅案封装了⼀些分布式ID⽣成器，⽐如滴滴的tinyid（基于数 据库实现）、百度的uidgenerator（基于SnowFlake）和美团的leaf（基于数据库和SnowFlake）

实现

  1. public class IdWorker{
  3.     //下面两个每个5位，加起来就是10位的工作机器id
  4.     private long workerId;    //工作id
  5.     private long datacenterId;   //数据id
  6.     //12位的序列号
  7.     private long sequence;
  9.     public IdWorker(long workerId, long datacenterId, long sequence){
  10.         // sanity check for workerId
  11.         if (workerId > maxWorkerId || workerId < 0) {
  12.             throw new IllegalArgumentException(String.format("worker Id can't be greater than %d or less than 0",maxWorkerId));
  13.         }
  14.         if (datacenterId > maxDatacenterId || datacenterId < 0) {
  15.             throw new IllegalArgumentException(String.format("datacenter Id can't be greater than %d or less than 0",maxDatacenterId));
  16.         }
  17.         System.out.printf("worker starting. timestamp left shift %d, datacenter id bits %d, worker id bits %d, sequence bits %d, workerid %d",
  18.                 timestampLeftShift, datacenterIdBits, workerIdBits, sequenceBits, workerId);
  20.         this.workerId = workerId;
  21.         this.datacenterId = datacenterId;
  22.         this.sequence = sequence;
  23.     }
  25.     //初始时间戳
  26.     private long twepoch = 1288834974657L;
  28.     //长度为5位
  29.     private long workerIdBits = 5L;
  30.     private long datacenterIdBits = 5L;
  31.     //最大值
  32.     private long maxWorkerId = -1L ^ (-1L << workerIdBits);
  33.     private long maxDatacenterId = -1L ^ (-1L << datacenterIdBits);
  34.     //序列号id长度
  35.     private long sequenceBits = 12L;
  36.     //序列号最大值
  37.     private long sequenceMask = -1L ^ (-1L << sequenceBits);
  39.     //工作id需要左移的位数，12位
  40.     private long workerIdShift = sequenceBits;
  41.     //数据id需要左移位数 12+5=17位
  42.     private long datacenterIdShift = sequenceBits + workerIdBits;
  43.     //时间戳需要左移位数 12+5+5=22位
  44.     private long timestampLeftShift = sequenceBits + workerIdBits + datacenterIdBits;
  46.     //上次时间戳，初始值为负数
  47.     private long lastTimestamp = -1L;
  49.     public long getWorkerId(){
  50.         return workerId;
  51.     }
  53.     public long getDatacenterId(){
  54.         return datacenterId;
  55.     }
  57.     public long getTimestamp(){
  58.         return System.currentTimeMillis();
  59.     }
  61.     //下一个ID生成算法
  62.     public synchronized long nextId() {
  63.         long timestamp = timeGen();
  65.         //获取当前时间戳如果小于上次时间戳，则表示时间戳获取出现异常
  66.         if (timestamp < lastTimestamp) {
  67.             System.err.printf("clock is moving backwards.  Rejecting requests until %d.", lastTimestamp);
  68.             throw new RuntimeException(String.format("Clock moved backwards.  Refusing to generate id for %d milliseconds",
  69.                     lastTimestamp - timestamp));
  70.         }
  72.         //获取当前时间戳如果等于上次时间戳
  73.         //说明：还处在同一毫秒内，则在序列号加1；否则序列号赋值为0，从0开始。
  74.         if (lastTimestamp == timestamp) {  // 0  - 4095
  75.             sequence = (sequence + 1) & sequenceMask;
  76.             if (sequence == 0) {
  77.                 timestamp = tilNextMillis(lastTimestamp);
  78.             }
  79.         } else {
  80.             sequence = 0;
  81.         }
  83.         //将上次时间戳值刷新
  84.         lastTimestamp = timestamp;
  86.         /**
  87.          * 返回结果：
  88.          * (timestamp - twepoch) << timestampLeftShift) 表示将时间戳减去初始时间戳，再左移相应位数
  89.          * (datacenterId << datacenterIdShift) 表示将数据id左移相应位数
  90.          * (workerId << workerIdShift) 表示将工作id左移相应位数
  91.          * | 是按位或运算符，例如：x | y，只有当x，y都为0的时候结果才为0，其它情况结果都为1。
  92.          * 因为个部分只有相应位上的值有意义，其它位上都是0，所以将各部分的值进行 | 运算就能得到最终拼接好的id
  93.          */
  94.         return ((timestamp - twepoch) << timestampLeftShift) |
  95.                 (datacenterId << datacenterIdShift) |
  96.                 (workerId << workerIdShift) |
  97.                 sequence;
  98.     }
  100.     //获取时间戳，并与上次时间戳比较
  101.     private long tilNextMillis(long lastTimestamp) {
  102.         long timestamp = timeGen();
  103.         while (timestamp <= lastTimestamp) {
  104.             timestamp = timeGen();
  105.         }
  106.         return timestamp;
  107.     }
  109.     //获取系统时间戳
  110.     private long timeGen(){
  111.         return System.currentTimeMillis();
  112.     }
  114.     public static void main(String[] args) {
  115.         IdWorker worker = new IdWorker(21,10,0);
  117.         for (int i = 0; i < 100; i++) {
  118.             System.out.println(worker.nextId());
  119.         }
  120.     }
  122. }