java生成雪花主键

原创

mob64ca12d8821d 2024-12-09 05:31:14 ©著作权

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Java生成雪花主键的实现指南

在微服务架构中，我们通常需要为每个数据记录生成唯一的主键，以确保数据的完整性和一致性。一种流行的方法是使用算法生成的“雪花主键”。这个方法可以生成高并发下的全局唯一ID。

雪花ID生成器的流程

下面是实现雪花主键生成器的大致流程：

步骤	描述
1	确定雪花算法的基本结构，理解各个部分的含义
2	编写雪花算法的代码，初始化必要的属性（时间戳、机器ID等）
3	实现生成ID的方法，并处理各类边界情况（如时间戳回拨）
4	测试生成器的功能，确保生成的ID是唯一且按时间递增
5	将生成器集成到你的应用中

每一步的详细说明

1. 确定雪花算法的基本结构

雪花算法生成的ID由64位数字构成，其中包含：

1位的符号位（始终为0）
41位的时间戳（毫秒）
10位的机器ID（用于区分不同机器）
12位的序列号（用于同一毫秒内生成多个ID）

2. 编写雪花算法的代码

public class SnowflakeIdGenerator {
    // 起始时间戳（设定为你系统的某个时点）
    private final long START_TIMESTAMP = 1640995200000L; // 2022-01-01 00:00:00
    // 机器ID的位数
    private final long MACHINE_ID_BITS = 10L;
    // 序列号的位数
    private final long SEQUENCE_BITS = 12L;

    // 机器ID（范围取决于实际可用机器数量）
    private long machineId;
    // 上一个生成ID的时间戳
    private long lastTimestamp = -1L;
    // 当前毫秒内的序列（初始为0）
    private long sequence = 0L;

    // 将机器ID左移的位数
    private long machineIdShift = SEQUENCE_BITS;
    // 时间戳左移的位数
    private long timestampShift = SEQUENCE_BITS + MACHINE_ID_BITS;

    // 构造函数，传入机器ID
    public SnowflakeIdGenerator(long machineId) {
        if (machineId < 0 || machineId >= (1 << MACHINE_ID_BITS)) {
            throw new IllegalArgumentException("机器ID超出范围");
        }
        this.machineId = machineId;
    }
}

3. 实现生成ID的方法

public synchronized long nextId() {
    long timestamp = System.currentTimeMillis();

    // 时间戳回拨处理
    if (timestamp < lastTimestamp) {
        throw new RuntimeException("时间戳回拨，不允许生成ID");
    }

    if (lastTimestamp == timestamp) {
        sequence = (sequence + 1) & ((1 << SEQUENCE_BITS) - 1); // 处理同一毫秒内的序列号
    } else {
        sequence = 0; // 重置序列号
    }

    lastTimestamp = timestamp; // 更新lastTimestamp

    return ((timestamp - START_TIMESTAMP) << timestampShift) // 时间戳部分
            | (machineId << machineIdShift) // 机器ID部分
            | sequence; // 序列号部分
}

4. 测试生成器的功能

在你的主程序中，可以添加如下代码来测试ID生成器：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        SnowflakeIdGenerator generator = new SnowflakeIdGenerator(1); // 假设机器ID为1
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println(generator.nextId()); // 生成10个ID
        }
    }
}

5. 将生成器集成到你的应用中

确保在需要使用ID的地方调用 nextId() 方法，以生成新记录的主键。

状态图展示

stateDiagram-v2
    [*] --> 初始化
    初始化 --> 等待生成ID
    等待生成ID --> 生成时间戳
    生成时间戳 --> 检查时间戳
    检查时间戳 --> 处理序列
    处理序列 --> 生成ID
    生成ID --> [*]

旅行图展示

journey
    title Generation of Unique Snowflake IDs
    section Initialization
      Setting up parameters: 5: Machine ID, Start Timestamp
    section ID Generation
      Generating Timestamp: 5: System.currentTimeMillis();
      Check Timestamp Validity: 5: timestamp < lastTimestamp;
      Handling Sequences: 5: (sequence + 1) & (1 << SEQUENCE_BITS) - 1;
    section Returning IDs
      Returning Generated ID: 5: return value;