0--前言
對于分布式系統環境，主鍵ID的設計很關鍵，什么自增intID那些是絕對不用的，比較早的時候，大部分系統都用UUID/GUID來作為主鍵，優點是方便又能解決問題，缺點是插入時因為UUID/GUID的不規則導致每插入一條資料就需要重新排列一次，性能低下；也有人提出用UUID/GUID轉long的方式，可以很明確的告訴你，這種方式long不能保證唯一，大并發下會有重復long出現，所以也不可取，這個主鍵設計問題曾經是很多公司系統設計的一個頭疼點，所以大部分公司愿意犧牲一部分性能而直接采用簡單粗暴的UUID/GUID來作為分布式系統的主鍵；
twitter開源了一個snowflake演算法，俗稱雪花演算法；就是為了解決分布式環境下生成不同ID的問題；該演算法會生成19位的long型有序數字，MySQL中用bigint來存盤（bigint長度為20位）；該演算法應該是目前分布式環境中主鍵ID最好的解決方案之一了；
1--snowflake雪花演算法實作
好，廢話不多說，直接上演算法實作
1 package com.anson; 2 3 import java.lang.management.ManagementFactory; 4 import java.net.InetAddress; 5 import java.net.NetworkInterface; 6 7 //雪花演算法代碼實作 8 public class IdWorker { 9 // 時間起始標記點，作為基準，一般取系統的最近時間（一旦確定不能變動） 10 private final static long twepoch = 1288834974657L; 11 // 機器標識位數 12 private final static long workerIdBits = 5L; 13 // 資料中心標識位數 14 private final static long datacenterIdBits = 5L; 15 // 機器ID最大值 16 private final static long maxWorkerId = -1L ^ (-1L << workerIdBits); 17 // 資料中心ID最大值 18 private final static long maxDatacenterId = -1L ^ (-1L << datacenterIdBits); 19 // 毫秒內自增位 20 private final static long sequenceBits = 12L; 21 // 機器ID偏左移12位 22 private final static long workerIdShift = sequenceBits; 23 // 資料中心ID左移17位 24 private final static long datacenterIdShift = sequenceBits + workerIdBits; 25 // 時間毫秒左移22位 26 private final static long timestampLeftShift = sequenceBits + workerIdBits + datacenterIdBits; 27 28 private final static long sequenceMask = -1L ^ (-1L << sequenceBits); 29 /* 上次生產id時間戳 */ 30 private static long lastTimestamp = -1L; 31 // 0，并發控制 32 private long sequence = 0L; 33 34 private final long workerId; 35 // 資料標識id部分 36 private final long datacenterId; 37 38 public IdWorker(){ 39 this.datacenterId = getDatacenterId(maxDatacenterId); 40 this.workerId = getMaxWorkerId(datacenterId, maxWorkerId); 41 } 42 /** 43 * @param workerId 44 * 作業機器ID 45 * @param datacenterId 46 * 序列號 47 */ 48 public IdWorker(long workerId, long datacenterId) { 49 if (workerId > maxWorkerId || workerId < 0) { 50 throw new IllegalArgumentException(String.format("worker Id can't be greater than %d or less than 0", maxWorkerId)); 51 } 52 if (datacenterId > maxDatacenterId || datacenterId < 0) { 53 throw new IllegalArgumentException(String.format("datacenter Id can't be greater than %d or less than 0", maxDatacenterId)); 54 } 55 this.workerId = workerId; 56 this.datacenterId = datacenterId; 57 } 58 /** 59 * 獲取下一個ID 60 * 61 * @return 62 */ 63 public synchronized long nextId() { 64 long timestamp = timeGen(); 65 if (timestamp < lastTimestamp) { 66 throw new RuntimeException(String.format("Clock moved backwards. Refusing to generate id for %d milliseconds", lastTimestamp - timestamp)); 67 } 68 69 if (lastTimestamp == timestamp) { 70 // 當前毫秒內，則+1 71 sequence = (sequence + 1) & sequenceMask; 72 if (sequence == 0) { 73 // 當前毫秒內計數滿了，則等待下一秒 74 timestamp = tilNextMillis(lastTimestamp); 75 } 76 } else { 77 sequence = 0L; 78 } 79 lastTimestamp = timestamp; 80 // ID偏移組合生成最終的ID，并回傳ID 81 long nextId = ((timestamp - twepoch) << timestampLeftShift) 82 | (datacenterId << datacenterIdShift) 83 | (workerId << workerIdShift) | sequence; 84 85 return nextId; 86 } 87 88 private long tilNextMillis(final long lastTimestamp) { 89 long timestamp = this.timeGen(); 90 while (timestamp <= lastTimestamp) { 91 timestamp = this.timeGen(); 92 } 93 return timestamp; 94 } 95 96 private long timeGen() { 97 return System.currentTimeMillis(); 98 } 99 100 /**101 * <p>102 * 獲取 maxWorkerId103 * </p>104 */105 protected static long getMaxWorkerId(long datacenterId, long maxWorkerId) {106 StringBuffer mpid = new StringBuffer();107 mpid.append(datacenterId);108 String name = ManagementFactory.getRuntimeMXBean().getName();109 if (!name.isEmpty()) {110 /*111 * GET jvmPid112 */113 mpid.append(name.split("@")[0]);114 }115 /*116 * MAC + PID 的 hashcode 獲取16個低位117 */118 return (mpid.toString().hashCode() & 0xffff) % (maxWorkerId + 1);119 }120 121 /**122 * <p>123 * 資料標識id部分124 * </p>125 */126 protected static long getDatacenterId(long maxDatacenterId) {127 long id = 0L;128 try {129 InetAddress ip = InetAddress.getLocalHost();130 NetworkInterface network = NetworkInterface.getByInetAddress(ip);131 if (network == null) {132 id = 1L;133 } else {134 byte[] mac = network.getHardwareAddress();135 id = ((0x000000FF & (long) mac[mac.length - 1])136 | (0x0000FF00 & (((long) mac[mac.length - 2]) << 8))) >> 6;137 id = id % (maxDatacenterId + 1);138 }139 } catch (Exception e) {140 System.out.println(" getDatacenterId: " + e.getMessage());141 }142 return id;143 }144 }
3--測驗
package com.anson;/** * @description: TODO * @author: anson * @Date: 2019/10/7 22:16 * @version: 1.0 */public class snow{ public static void main(String[] args) throws Exception { try { IdWorker idw = new IdWorker(1,1); long ids = idw.nextId(); for(int i=0;i<10000;i++) { ids = idw.nextId(); System.out.println(ids); } } catch (Exception ex) { } }}
結果如下圖：
程式生成了19位的有序數字，這個既解決了分布式ID生成唯一性問題，也解決了性能問題，建議系統ID設計都采用該演算法生成，
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標籤：架構設計
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