java 雪花算法主键

Java 雪花算法主键生成器

在分布式系统中，生成唯一的主键是非常重要的，因为传统的自增主键在分布式环境下会存在性能瓶颈和唯一性问题。雪花算法是一种高效生成全局唯一ID的算法，具有足够的性能和唯一性。

什么是雪花算法

雪花算法（Snowflake）是由Twitter开源的分布式ID生成算法，它可以在分布式系统中生成全局唯一的ID，不依赖于数据库等其他存储设施。雪花算法生成的ID是一个64位的整数，按照一定的规则组成，具体结构如下：

• 1位：符号位，0表示正数，1表示负数
• 41位：时间戳，毫秒级，41位的长度可以表示2^41-1个数字，可以用69年
• 10位：工作机器id，用来标识不同的机器，可以用1024台机器
• 12位：序列号，用来标识同一毫秒内产生的不同ID序号，12位的序列号支持每台机器每毫秒产生4096个ID序号

Java实现雪花算法

下面是Java语言实现的雪花算法主键生成器示例代码：

public class SnowFlake {
 
    // 起始的时间戳
    private final static long START_STMP = 1480166465631L;
 
    // 每一部分占用的位数
    private final static long SEQUENCE_BIT = 12; // 序列号占用的位数
    private final static long MACHINE_BIT = 5;   // 机器标识占用的位数
    private final static long DATACENTER_BIT = 5;// 数据中心占用的位数
 
    // 每一部分的最大值
    private final static long MAX_DATACENTER_NUM = -1L ^ (-1L << DATACENTER_BIT);
    private final static long MAX_MACHINE_NUM = -1L ^ (-1L << MACHINE_BIT);
    private final static long MAX_SEQUENCE = -1L ^ (-1L << SEQUENCE_BIT);
 
    // 每一部分向左的位移
    private final static long MACHINE_LEFT = SEQUENCE_BIT;
    private final static long DATACENTER_LEFT = SEQUENCE_BIT + MACHINE_BIT;
    private final static long TIMESTMP_LEFT = DATACENTER_LEFT + DATACENTER_BIT;
 
    private long datacenterId;  // 数据中心
    private long machineId;     // 机器标识
    private long sequence = 0L; // 序列号
    private long lastStmp = -1L;// 上一次时间戳
 
    public SnowFlake(long datacenterId, long machineId) {
        if (datacenterId > MAX_DATACENTER_NUM || datacenterId < 0) {
            throw new IllegalArgumentException("datacenterId can't be greater than MAX_DATACENTER_NUM or less than 0");
        }
        if (machineId > MAX_MACHINE_NUM || machineId < 0) {
            throw new IllegalArgumentException("machineId can't be greater than MAX_MACHINE_NUM or less than 0");
        }
        this.datacenterId = datacenterId;
        this.machineId = machineId;
    }
 
    public synchronized long nextId() {
        long currStmp = getNewstmp();
        if (currStmp < lastStmp) {
            throw new RuntimeException("Clock moved backwards. Refusing to generate id");
        }
 
        if (currStmp == lastStmp) {
            sequence = (sequence + 1) & MAX_SEQUENCE;
            if (sequence == 0L) {
                currStmp = getNextMill();
            }
        } else {
            sequence = 0L;
        }
 
        lastStmp = currStmp;
 
        return (currStmp - START_STMP) << TIMESTMP_LEFT
                | datacenterId << DATACENTER_LEFT
                | machineId << MACHINE_LEFT
                | sequence;
    }
 
    private long getNextMill() {
        long mill = getNewstmp();
        while (mill <= lastStmp) {
            mill = getNewstmp();
        }
        return mill;
    }
 
    private long getNewstmp() {
        return System.currentTimeMillis();
    }
}

序列图

下面是使用雪花算法生成主键的序列图：

sequenceDiagram
    participant Client
    participant SnowFlake