一致性hash演算法java實作

一致性hash演算法java版本簡單實作

package com.java4all.grouth.consistent;

import java.util.LinkedList;
import java.util.List;
import java.util.SortedMap;
import java.util.TreeMap;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;

/**
 * 一致性hash演算法java簡易實作
 * @author IT云清
 * 參考：https://blog.csdn.net/zhanglu0223/article/details/100579254
 */
public class ConsistentHash {

    private static final Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger(ConsistentHash.class);

    /**
     * 虛擬節點個數
     * 每個真實節點對應的虛擬節點個數
     */
    private static final int VIRTUAL_NUM = 5;

    /**
     * 虛擬節點
     * eg:<656715414,192.168.1.1&&VN3>
     * 真實節點數量一般偏少，引入虛擬節點來平衡
     * 每個真實節點對應多個虛擬節點，這樣每個節點盡可能在hash環上均勻分布，可以根據虛擬節點找到真實節點
     */
    private static SortedMap<Integer,String> shards = new TreeMap<>();

    /**
     * 真實節點
     */
    private static List<String> realNodes = new LinkedList<>();

    /**
     * 模擬初始節點
     */
    private static String[] servers = {"116.116.1.1", "116.116.1.2", "116.116.1.3", "116.116.1.5", "116.116.1.6"};


    /**
     * 初始化虛擬節點
     */
    static {
        for (String server : servers) {
            realNodes.add(server);
            LOGGER.info("添加真實節點{}",server);
            for(int i = 0;i < VIRTUAL_NUM; i ++){
                String virtualNode = server + "&&VN" + i;
                int hash = getHash(virtualNode);
                shards.put(hash,virtualNode);
                LOGGER.info("添加虛擬節點{}，hash為{}",virtualNode,hash);
            }
        }
    }


    public static void main(String[]args){
        test2();
    }

    public static void test2(){
        //測驗定位node
        LOGGER.info(getSever("aa"));
        LOGGER.info(getSever("漲三"));
        LOGGER.info(getSever("num_19120000"));
        LOGGER.info(getSever("num_19120000"));
        LOGGER.info("------------------");
        //測驗添加節點
        addNode("192.192.116.1");
        addNode("192.192.116.2");
        LOGGER.info("------------------");
        //測驗洗掉節點
        delNode("116.116.1.1");
    }
    /**
     * 獲取真實節點ip
     * @param str 字串
     * @return
     */
    public static String  getSever(String str){
        //計算hash
        int hash = getHash(str);
        Integer key = null;
        //尋找最近的虛擬node
        SortedMap<Integer, String> tailMap = shards.tailMap(hash);
        //獲取在hash環上 右側最近的虛擬節點的key
        key = tailMap.isEmpty() ? shards.lastKey() : tailMap.firstKey();
        //根據hash獲取虛擬節點
        String virtualNode = shards.get(key);
        //回傳虛擬節點的真實ip
        return virtualNode.substring(0,virtualNode.indexOf("&&"));
    }



    /**
     * 添加節點
     * @param node
     */
    public static void addNode(String node){
        if(!realNodes.contains(node)){
            realNodes.add(node);
            LOGGER.info("新增真實節點上線，{}",node);
            for(int i = 0;i < VIRTUAL_NUM;i ++){
                String virtualNode = node + "&&VN" + i;
                int hash = getHash(virtualNode);
                shards.put(hash,virtualNode);
                LOGGER.info("新增虛擬節點{}，hash為{}",virtualNode,hash);
            }
        }

    }

    /**
     * 洗掉節點
     * @param node
     */
    public static void delNode(String node){
        if(realNodes.contains(node)){
            //下線真實節點
            realNodes.remove(node);
            LOGGER.info("真實節點下線，{}",node);
            for(int i = 0;i < VIRTUAL_NUM; i++){
                String virtualNode = node + "&&VN" + i;
                int hash = getHash(virtualNode);
                //移除虛擬節點
                shards.remove(hash);
                LOGGER.info("下線虛擬節點{}，hash為{}",virtualNode,hash);
            }
        }
    }

    /**
     * FNV1_32_HASH演算法
     * @param str 任意字串
     * @return 回傳int型別的hash值
     */
    private static int getHash(String str) {
        final int p = 16777619;
        int hash = (int) 2166136261L;
        for (int i = 0; i < str.length(); i++) {
            hash = (hash ^ str.charAt(i)) * p;
        }
        hash += hash << 13;
        hash ^= hash >> 7;
        hash += hash << 3;
        hash ^= hash >> 17;
        hash += hash << 5;
        // 如果算出來的值為負數則取其絕對值
        if (hash < 0) {
            hash = Math.abs(hash);
        }
        return hash;
    }
}