C#利用雪花算法實現(xiàn)生成ID工具類
寫在前面
傳說自然界中并不存在兩片完全一樣的雪花的,每一片雪花都擁有自己漂亮獨特的形狀、獨一無二;雪花算法也表示生成的ID如雪花般獨一無二,該算法源自Twitter。
雪花算法主要用于解決分布式系統(tǒng)的唯一Id生成問題,在生產(chǎn)環(huán)境中可以部署一個單獨的服務來運行雪花算法,然后通過請求該服務獲取全局Id。
相對于UUID來說,其長度短,生成快,做數(shù)據(jù)庫主鍵時方便建立索引,所以整體效率要高很多。
代碼實現(xiàn)
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
public class IdWorker
{
//機器ID
private static long workerId;
private static long twepoch = 687888001020L; //唯一時間,這是一個避免重復的隨機量,自行設定不要大于當前時間戳
private static long sequence = 0L;
private static int workerIdBits = 4; //機器碼字節(jié)數(shù)。4個字節(jié)用來保存機器碼(定義為Long類型會出現(xiàn),最大偏移64位,所以左移64位沒有意義)
public static long maxWorkerId = -1L ^ -1L << workerIdBits; //最大機器ID
private static int sequenceBits = 10; //計數(shù)器字節(jié)數(shù),10個字節(jié)用來保存計數(shù)碼
private static int workerIdShift = sequenceBits; //機器碼數(shù)據(jù)左移位數(shù),就是后面計數(shù)器占用的位數(shù)
private static int timestampLeftShift = sequenceBits + workerIdBits; //時間戳左移動位數(shù)就是機器碼和計數(shù)器總字節(jié)數(shù)
public static long sequenceMask = -1L ^ -1L << sequenceBits; //一微秒內(nèi)可以產(chǎn)生計數(shù),如果達到該值則等到下一微妙在進行生成
private long lastTimestamp = -1L;
/// <summary>
/// 機器碼
/// </summary>
/// <param name="workerId"></param>
public IdWorker(long workerId)
{
if (workerId > maxWorkerId || workerId < 0)
throw new Exception(string.Format("worker Id can't be greater than {0} or less than 0 ", workerId));
IdWorker.workerId = workerId;
}
public long nextId()
{
lock (this)
{
long timestamp = timeGen();
if (this.lastTimestamp == timestamp)
{ //同一微妙中生成ID
IdWorker.sequence = (IdWorker.sequence + 1) & IdWorker.sequenceMask; //用&運算計算該微秒內(nèi)產(chǎn)生的計數(shù)是否已經(jīng)到達上限
if (IdWorker.sequence == 0)
{
//一微妙內(nèi)產(chǎn)生的ID計數(shù)已達上限,等待下一微妙
timestamp = tillNextMillis(this.lastTimestamp);
}
}
else
{ //不同微秒生成ID
IdWorker.sequence = 0; //計數(shù)清0
}
if (timestamp < lastTimestamp)
{ //如果當前時間戳比上一次生成ID時時間戳還小,拋出異常,因為不能保證現(xiàn)在生成的ID之前沒有生成過
throw new Exception(string.Format("Clock moved backwards. Refusing to generate id for {0} milliseconds",
this.lastTimestamp - timestamp));
}
this.lastTimestamp = timestamp; //把當前時間戳保存為最后生成ID的時間戳
long nextId = (timestamp - twepoch << timestampLeftShift) | IdWorker.workerId << IdWorker.workerIdShift | IdWorker.sequence;
return nextId;
}
}
/// <summary>
/// 獲取下一微秒時間戳
/// </summary>
/// <param name="lastTimestamp"></param>
/// <returns></returns>
private long tillNextMillis(long lastTimestamp)
{
long timestamp = timeGen();
while (timestamp <= lastTimestamp)
{
timestamp = timeGen();
}
return timestamp;
}
/// <summary>
/// 生成當前時間戳
/// </summary>
/// <returns></returns>
private long timeGen()
{
return (long)(DateTime.UtcNow - new DateTime(1970, 1, 1, 0, 0, 0, DateTimeKind.Utc)).TotalMilliseconds;
}
}
/// <summary>
/// 生成雪花ID
/// </summary>
public static class SnowFlake
{
private static long _workerId = 9;
private static IdWorker _idWorker = null;
public static string NewId()
{
if (_idWorker == null)
_idWorker = new IdWorker(_workerId);
return _idWorker.nextId().ToString();
}
}調(diào)用示例
var id = SnowFlake.NewId();
MessageBox.Show(id.ToString());

注意事項
需要注意的是雪花算法嚴重依賴時間,所以當發(fā)生服務器時鐘回撥的問題是會導致可能產(chǎn)生重復的id。當然實際基本不會發(fā)生這種情況,生產(chǎn)環(huán)境中很少會回調(diào)服務器系統(tǒng)時間,如果實在要回撥時間也可以通過調(diào)整步長參數(shù)來解決。
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