什么是雪花算法
分布式环境下，ID怎样生成的问题其核心是生成一个64bit位的long型整数，既引用了时间戳保持递增，又增加机器id
示例图：
- 第一个部分，是 1 个 bit：0，这个是无意义的，0是正数。
- 第二个部分是 41 个 bit：表示的是时间戳。
- 第三个部分是10个bit，其中 5 个 bit：表示的是机房 id，10001。5 个 bit：表示的是机器 id，11001。
- 第四个部分是 12 个 bit：表示的序号，就是某个机房某台机器上这一毫秒内同时生成的 id 的序号，0000 00000000。
示例程序
package utils;
import java.net.InetAddress;
/**
* 优点
* （1）高性能高可用：生成时不依赖于数据库，完全在内存中生成。
* （2）容量大：每秒中能生成数百万的自增ID。
* （3）ID自增：存入数据库中，索引效率高。
* 缺点
* 依赖与系统时间的一致性，如果系统时间被回调，或者改变，可能会造成id冲突或者重复。
* @author:w
* @Date:2022/2/24 10:29
* @description 采用雪花算法生成唯一id
*/
public class UUId {
//因为二进制里第一个 bit 为如果是 1，那么都是负数，但是我们生成的 id 都是正数，所以第一个 bit 统一都是 0。
/**
* 机器ID 2进制5位 32位减掉1位 31个
*/
private static long workerId;
/**
* 机房ID 2进制5位 32位减掉1位 31个
*/
private static long datacenterId;
/**
* 代表一毫秒内生成的多个id的最新序号 12位 4096 -1 = 4095 个
*/
private static long sequence;
/**
* 设置一个时间初始值2022-02-24 14:46:11 2^41 - 1 差不多可以用69年
*/
private static long startTime = 1645685230203L;
/**
* 5位的机器id
*/
private static long workerIdBits = 5L;
/**
* 5位的机房id
*/
private static long datacenterIdBits = 5L;
/**
* 每毫秒内产生的id数 2 的 12次方
*/
private static long sequenceBits = 12L;
/**
* 这个是二进制运算，就是5 bit最多只能有31个数字，也就是说机器id最多只能是32以内
*/
private static long maxWorkerId = -1L ^ (-1L << workerIdBits);
/**
* 这个是一个意思，就是5 bit最多只能有31个数字，机房id最多只能是32以内
*/
private static long maxDatacenterId = -1L ^ (-1L << datacenterIdBits);
private static long workerIdShift = sequenceBits;
private static long datacenterIdShift = sequenceBits + workerIdBits;
private static long timestampLeftShift = sequenceBits + workerIdBits + datacenterIdBits;
private static long sequenceMask = -1L ^ (-1L << sequenceBits);
/**
* 记录产生时间毫秒数，判断是否是同1毫秒
*/
private static long lastTimestamp = -1L;
static {
//初始化机器id和机房id
workerId=0;
datacenterId=0;
try{
//本机ip对象
InetAddress localHost = InetAddress.getLocalHost();
//本机ip地址
String address = localHost.getHostAddress();
String endIp = address.substring(address.lastIndexOf(".")+1);
int i = Integer.parseInt(endIp);
workerId=i%maxWorkerId;
datacenterId=i%maxDatacenterId;
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}
}
/*public UUId(long workerId, long datacenterId, long sequence) {
// 检查机房id和机器id是否超过31 不能小于0
if (workerId > maxWorkerId || workerId < 0) {
throw new IllegalArgumentException(
String.format("worker Id can't be greater than %d or less than 0",maxWorkerId));
}
if (datacenterId > maxDatacenterId || datacenterId < 0) {
throw new IllegalArgumentException(
String.format("datacenter Id can't be greater than %d or less than 0",maxDatacenterId));
}
this.workerId = workerId;
this.datacenterId = datacenterId;
this.sequence = sequence;
}*/
/**
* 这个是核心方法，通过调用nextId()方法，让当前这台机器上的snowflake算法程序生成一个全局唯一的id
* @return
*/
public static synchronized String nextId() {
// 这儿就是获取当前时间戳，单位是毫秒
long timestamp = timeGen();
if (timestamp < lastTimestamp) {
System.err.printf(
"clock is moving backwards. Rejecting requests until %d.", lastTimestamp);
throw new RuntimeException(
String.format("Clock moved backwards. Refusing to generate id for %d milliseconds",
lastTimestamp - timestamp));
}
/**
* 下面是说假设在同一个毫秒内，又发送了一个请求生成一个id
* 这个时候就得把seqence序号给递增1，最多就是4096
*/
if (lastTimestamp == timestamp) {
// 这个意思是说一个毫秒内最多只能有4096个数字，无论你传递多少进来，
//这个位运算保证始终就是在4096这个范围内，避免你自己传递个sequence超过了4096这个范围
sequence = (sequence + 1) & sequenceMask;
//当某一毫秒的时间，产生的id数 超过4095，系统会进入阻塞，直到下一毫秒，系统继续产生ID
if (sequence == 0) {
timestamp = tilNextMillis(lastTimestamp);
}
} else {
sequence = 0;
}
// 这儿记录一下最近一次生成id的时间戳，单位是毫秒
lastTimestamp = timestamp;
/**
* 这儿就是最核心的二进制位运算操作，生成一个64bit的id
* 先将当前时间戳左移，放到41 bit那儿；将机房id左移放到5 bit那儿；将机器id左移放到5 bit那儿；将序号放最后12 bit
* 最后拼接起来成一个64 bit的二进制数字，转换成10进制就是个long型
*/
return (((timestamp - startTime) << timestampLeftShift) |
(datacenterId << datacenterIdShift) |
(workerId << workerIdShift) | sequence)+"";
}
/**
* 当某一毫秒的时间，产生的id数 超过4095，系统会进入等待，直到下一毫秒，系统继续产生ID
* @param lastTimestamp
* @return
*/
private static long tilNextMillis(long lastTimestamp) {
long timestamp = timeGen();
while (timestamp <= lastTimestamp) {
timestamp = timeGen();
}
return timestamp;
}
/**
* 获取当前时间戳
* @return
*/
private static long timeGen(){
return System.currentTimeMillis();
}
/**
* 私有化构造器
*/
private UUId(){ }
/**
* main 测试类
* @param args
*/
public static void main(String[] args) {
System.out.println(UUId.workerId);
System.out.println(UUId.datacenterId);
long start=System.currentTimeMillis();
System.out.println("开始时间:"+start);
//测试20万个797毫秒
//测试200万个7717毫秒
for (int i = 0; i < 2000000; i++) {
System.out.println(UUId.nextId());
}
System.out.println("结束时间:"+(System.currentTimeMillis()-start));
}
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