Java?通過手寫分布式雪花SnowFlake生成ID方法詳解
SnowFlake算法
SnowFlake算法生成id的結(jié)果是一個64bit大小的整數(shù),它的結(jié)構(gòu)如下圖:

分為四段:
第一段: 1位為未使用,永遠固定為0。
(因為二進制中最高位是符號位,1表示負數(shù),0表示正數(shù)。生成的id一般都是用正整數(shù),所以最高位固定為0 )
第二段: 41位為毫秒級時間(41位的長度可以使用69年)
第三段: 10位為workerId(10位的長度最多支持部署1024個節(jié)點)
(這里的10位又分為兩部分,第一部分5位表示數(shù)據(jù)中心ID(0-31)第二部分5位表示機器ID(0-31))
第四段: 12位為毫秒內(nèi)的計數(shù)(12位的計數(shù)順序號支持每個節(jié)點每毫秒產(chǎn)生4096個ID序號)
代碼實現(xiàn):
import java.util.HashSet;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong;
public class SnowFlake {
//時間 41位
private static long lastTime = System.currentTimeMillis();
//數(shù)據(jù)中心ID 5位(默認0-31)
private long datacenterId = 0;
private long datacenterIdShift = 5;
//機房機器ID 5位(默認0-31)
private long workerId = 0;
private long workerIdShift = 5;
//隨機數(shù) 12位(默認0~4095)
private AtomicLong random = new AtomicLong();
private long randomShift = 12;
//隨機數(shù)的最大值
private long maxRandom = (long) Math.pow(2, randomShift);
public SnowFlake() {
}
public SnowFlake(long workerIdShift, long datacenterIdShift){
if (workerIdShift < 0 ||
datacenterIdShift < 0 ||
workerIdShift + datacenterIdShift > 22) {
throw new IllegalArgumentException("參數(shù)不匹配");
}
this.workerIdShift = workerIdShift;
this.datacenterIdShift = datacenterIdShift;
this.randomShift = 22 - datacenterIdShift - workerIdShift;
this.maxRandom = (long) Math.pow(2, randomShift);
}
//獲取雪花的ID
private long getId() {
return lastTime << (workerIdShift + datacenterIdShift + randomShift) |
workerId << (datacenterIdShift + randomShift) |
datacenterId << randomShift |
random.get();
}
//生成一個新的ID
public synchronized long nextId() {
long now = System.currentTimeMillis();
//如果當前時間和上一次時間不在同一毫秒內(nèi),直接返回
if (now > lastTime) {
lastTime = now;
random.set(0);
return getId();
}
//將最后的隨機數(shù),進行+1操作
if (random.incrementAndGet() < maxRandom) {
return getId();
}
//自選等待下一毫秒
while (now <= lastTime) {
now = System.currentTimeMillis();
}
lastTime = now;
random.set(0);
return getId();
}
//測試
public static void main(String[] args) {
SnowFlake snowFlake = new SnowFlake();
HashSet<Long> set = new HashSet<>();
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
set.add(snowFlake.nextId());
}
System.out.println(set.size());
}
}
代碼中獲取id的方法利用位運算實現(xiàn)

1 | 41 | 5 | 5 | 12
0|0001100 10100010 10111110 10001001 01011100 00|00000|0 0000|0000 00000000 //41位的時間
0|000000?0 00000000 00000000 00000000 00000000 00|10001|0 0000|0000 00000000 //5位的數(shù)據(jù)中心ID
0|0000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00|00000|1 1001|0000 00000000 //5為的機器ID
or 0|0000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00|00000|0 0000|?0000 00000000? //12位的sequence
------------------------------------------------------------------------------------------
0|0001100 10100010 10111110 10001001 01011100 00|10001|1 1001|?0000 00000000? //結(jié)果:910499571847892992
SnowFlake優(yōu)點
所有生成的id按時間趨勢遞增
整個分布式系統(tǒng)內(nèi)不會產(chǎn)生重復(fù)id(因為有datacenterId和workerId來做區(qū)分)
SnowFlake不足
由于SnowFlake強依賴時間戳,所以時間的變動會造成SnowFlake的算法產(chǎn)生錯誤。
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