简单介绍下雪花算法, 以及Java版雪花算法的代码.
仅仅是一个最简单版本, 更深层次的指针回拨等. 相当于在开发过成功可以先使用.
尽量还是使用统一的分布式流水号生成系统, 保证流水号全局唯一.

雪花算法

1
0 0000000000 0000000000 0000000000 0000000000 0 00000 00000 000000000000

使用64位long型数字作为全局唯一id
1位 无意义 0
41位 时间戳
5位 机房id
5位 机器id
12位自增序号 表示同一时间同一机房同一机器生成的序列号

  1. 第一位为什么无意义
    二进制中 第一位代表符号位, 默认 0 表示生成的序列号为正数

  2. 41位时间戳
    41位最大能表示 2^41-1 的数字. 毫秒值 69.7年
    (2^41-1)/1000/60/60/24

    当时间大于69.7即时间戳差值大于 2199023255551, 会开始出现负值流水号

  3. 10位
    机房id+机器id 2^10 1024台机器

    1
    2
    3
    4
    5
    6
    7
    8
    9
    10
    11
    12
    13
    14
    // 但是使用中不可能每部署一台机器都改下编号, 所以我做出以下改动
    // 8位机器号(最大256) 2位机房号
    // 机器号使用IP地址后三位 机房id 默认1
    // 只需要确保机器的ip后三位不同即可
    private static final long MACHINE_BIT = 8;
    private static final long DATA_CENTER_BIT = 2;

    private static final long DATA_CENTER_ID = 1;
    private static long address;
    static {
        InetAddress localIp = IpUtils.getLocalIp();
        address = localIp.getAddress()[3] & 0xff;
        log.info("当前系统的 address 为: {}", address);
    }

  4. 12位序列号
    表示同一毫秒内生成的id 2^12-1 个正整数

SnowFlake每秒能够产生26万ID左右

优点:
生成ID时不依赖于DB，完全在内存生成，高性能高可用。
ID呈趋势递增，后续插入索引树的时候性能较好。
缺点:
依赖于系统时钟的一致性。如果某台机器的系统时钟回拨，有可能造成ID冲突，或者ID乱序

SerialNumber

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
public class SerialNumber  {

    /**
     * 起始的时间戳 2018-01-01 00:00:00
     */
    private static final long START_STAMP = 1514736000000L;

    /**
     * 每一部分占用的位数
     * 序列号 占用位数 12 位 (同一毫秒内生成的id 2^12-1 个正整数)
     * 机器标识  占用位数 8 位 (一般是使用5位)
     * 数据中心 占用位数 2 位 (一般是使用5位)
     *
     */
    private static final long SEQUENCE_BIT = 12;
    private static final long MACHINE_BIT = 8;
    private static final long DATA_CENTER_BIT = 2;

    /**
     * 每一部分的最大值
     */
    private static final long MAX_DATA_CENTER_NUM = ~(-1L << DATA_CENTER_BIT);
    private static final long MAX_MACHINE_NUM = ~(-1L << MACHINE_BIT);
    private static final long MAX_SEQUENCE = ~(-1L << SEQUENCE_BIT);

    /**
     * 每一部分向左的位移
     * 机器Id左移12位 (SEQUENCE_BIT = 12)
     * 数据中心左移20位 (SEQUENCE_BIT + MACHINE_BIT = 12 + 8)
     * 时间戳左移22位 (DATA_CENTER_LEFT + DATA_CENTER_BIT = 12 + 8 + 2)
     *
     */
    private static final long MACHINE_LEFT = SEQUENCE_BIT;
    private static final long DATA_CENTER_LEFT = SEQUENCE_BIT + MACHINE_BIT;
    private static final long TIME_STAMP_LEFT = DATA_CENTER_LEFT + DATA_CENTER_BIT;
    /**
     * 数据中心 机器标识 序列号 上一次时间戳
     * 数据中心标识和机器标识一般是外部传入
     */
    private static final long DATA_CENTER_ID = 1;
    private static long address;
    private long sequence = 0L;
    private long lastStamp = -1L;

    private static final DateTimeFormatter DATE_TIME_FORMATTER = DateTimeFormatter.ofPattern("yyMMdd");

    static {
      InetAddress localIp = IpUtils.getLocalIp();
      address = localIp.getAddress()[3] & 0xff;
      log.info("当前系统的 address 为: {}", address);
    }

    /**
     * 产生下一个ID
     *
     * @return
     */
    private synchronized long nextId() {
        long currStamp = getNewStamp();
        if (currStamp < lastStamp) {
            throw new RuntimeException("Clock moved backwards.  Refusing to generate id");
        }

        if (currStamp == lastStamp) {
            // 相同毫秒内，序列号自增 (sequence + 1) & (~(-1L << SEQUENCE_BIT))
            sequence = (sequence + 1) & MAX_SEQUENCE;
            // 同一毫秒的序列数已经达到最大
            if (sequence == 0L) {
                currStamp = getNextMill();
            }
        } else {
            // 不同毫秒内，序列号置为0
            sequence = 0L;
        }

        lastStamp = currStamp;
        // 时间戳部分 数据中心部分 机器标识部分 序列号部分
        return (currStamp - START_STAMP) << TIME_STAMP_LEFT | DATA_CENTER_ID << DATA_CENTER_LEFT
            | address << MACHINE_LEFT | sequence;
    }

    private long getNextMill() {
        long mill = getNewStamp();
        while (mill <= lastStamp) {
            mill = getNewStamp();
        }
        return mill;
    }

    private long getNewStamp() {
        return System.currentTimeMillis();
    }
}

IpUtils

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
import java.net.*;
import java.util.Enumeration;

/**
 * @author liuzhihang
 * @date 2019/12/19 16:03
 */
public class IpUtils {

    public static InetAddress getLocalIp() {
        try {
            for (Enumeration<NetworkInterface> e = NetworkInterface.getNetworkInterfaces(); e.hasMoreElements(); ) {
                NetworkInterface item = e.nextElement();
                for (InterfaceAddress address : item.getInterfaceAddresses()) {
                    if (item.isLoopback() || !item.isUp()) {
                        continue;
                    }
                    if (address.getAddress() instanceof Inet4Address) {
                        return address.getAddress();
                    }
                }
            }
            return InetAddress.getLocalHost();
        } catch (SocketException | UnknownHostException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }

}