概述

分布式系統(tǒng)中，有一些需要使用全局唯一ID的場景，這種時候為了防止ID沖突可以使用36位的UUID，但是UUID有一些缺點，首先他相對比較長，另外UUID一般是無序的。

有些時候我們希望能使用一種簡單一些的ID，并且希望ID能夠按照時間有序生成。

而twitter的snowflake解決了這種需求，最初Twitter把存儲系統(tǒng)從MySQL遷移到Cassandra，因為Cassandra沒有順序ID生成機制，所以開發(fā)了這樣一套全局唯一ID生成服務。

結(jié)構(gòu)

snowflake的結(jié)構(gòu)如下(每部分用-分開):

0 - 0000000000 0000000000 0000000000 0000000000 0 - 00000 - 00000 - 000000000000

第一位為未使用，接下來的41位為毫秒級時間(41位的長度可以使用69年)，然后是5位datacenterId和5位workerId(10位的長度最多支持部署1024個節(jié)點） ，最后12位是毫秒內(nèi)的計數(shù)（12位的計數(shù)順序號支持每個節(jié)點每毫秒產(chǎn)生4096個ID序號）

一共加起來剛好64位，為一個Long型。(轉(zhuǎn)換成字符串后長度最多19)

snowflake生成的ID整體上按照時間自增排序，并且整個分布式系統(tǒng)內(nèi)不會產(chǎn)生ID碰撞（由datacenter和workerId作區(qū)分），并且效率較高。經(jīng)測試snowflake每秒能夠產(chǎn)生26萬個ID。

源碼

(JAVA版本的源碼)

/** * Twitter_Snowflake<br> * SnowFlake的結(jié)構(gòu)如下(每部分用-分開):<br> * 0 - 0000000000 0000000000 0000000000 0000000000 0 - 00000 - 00000 - 000000000000 <br> * 1位標識，由于long基本類型在Java中是帶符號的，最高位是符號位，正數(shù)是0，負數(shù)是1，所以id一般是正數(shù)，最高位是0<br> * 41位時間截(毫秒級)，注意，41位時間截不是存儲當前時間的時間截，而是存儲時間截的差值（當前時間截 - 開始時間截) * 得到的值），這里的的開始時間截，一般是我們的id生成器開始使用的時間，由我們程序來指定的（如下下面程序IdWorker類的startTime屬性）。41位的時間截，可以使用69年，年T = (1L << 41) / (1000L * 60 * 60 * 24 * 365) = 69<br> * 10位的數(shù)據(jù)機器位，可以部署在1024個節(jié)點，包括5位datacenterId和5位workerId<br> * 12位序列，毫秒內(nèi)的計數(shù)，12位的計數(shù)順序號支持每個節(jié)點每毫秒(同一機器，同一時間截)產(chǎn)生4096個ID序號<br> * 加起來剛好64位，為一個Long型。<br> * SnowFlake的優(yōu)點是，整體上按照時間自增排序，并且整個分布式系統(tǒng)內(nèi)不會產(chǎn)生ID碰撞(由數(shù)據(jù)中心ID和機器ID作區(qū)分)，并且效率較高，經(jīng)測試，SnowFlake每秒能夠產(chǎn)生26萬ID左右。 */public class SnowflakeIdWorker { // ==============================Fields=========================================== /** 開始時間截 (2015-01-01) */ private final long twepoch = 1420041600000L; /** 機器id所占的位數(shù) */ private final long workerIdBits = 5L; /** 數(shù)據(jù)標識id所占的位數(shù) */ private final long datacenterIdBits = 5L; /** 支持的最大機器id，結(jié)果是31 (這個移位算法可以很快的計算出幾位二進制數(shù)所能表示的最大十進制數(shù)) */ private final long maxWorkerId = -1L ^ (-1L << workerIdBits); /** 支持的最大數(shù)據(jù)標識id，結(jié)果是31 */ private final long maxDatacenterId = -1L ^ (-1L << datacenterIdBits); /** 序列在id中占的位數(shù) */ private final long sequenceBits = 12L; /** 機器ID向左移12位 */ private final long workerIdShift = sequenceBits; /** 數(shù)據(jù)標識id向左移17位(12+5) */ private final long datacenterIdShift = sequenceBits + workerIdBits; /** 時間截向左移22位(5+5+12) */ private final long timestampLeftShift = sequenceBits + workerIdBits + datacenterIdBits; /** 生成序列的掩碼，這里為4095 (0b111111111111=0xfff=4095) */ private final long sequenceMask = -1L ^ (-1L << sequenceBits); /** 工作機器ID(0~31) */ private long workerId; /** 數(shù)據(jù)中心ID(0~31) */ private long datacenterId; /** 毫秒內(nèi)序列(0~4095) */ private long sequence = 0L; /** 上次生成ID的時間截 */ private long lastTimestamp = -1L; //==============================Constructors===================================== /** * 構(gòu)造函數(shù) * @param workerId 工作ID (0~31) * @param datacenterId 數(shù)據(jù)中心ID (0~31) */ public SnowflakeIdWorker(long workerId, long datacenterId) { 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; } // ==============================Methods========================================== /** * 獲得下一個ID (該方法是線程安全的) * @return SnowflakeId */ public synchronized long nextId() { long timestamp = timeGen(); //如果當前時間小于上一次ID生成的時間戳，說明系統(tǒng)時鐘回退過這個時候應當拋出異常 if (timestamp < lastTimestamp) { throw new RuntimeException( String.format('Clock moved backwards. Refusing to generate id for %d milliseconds', lastTimestamp - timestamp)); } //如果是同一時間生成的，則進行毫秒內(nèi)序列 if (lastTimestamp == timestamp) { sequence = (sequence + 1) & sequenceMask; //毫秒內(nèi)序列溢出 if (sequence == 0) {//阻塞到下一個毫秒,獲得新的時間戳timestamp = tilNextMillis(lastTimestamp); } } //時間戳改變，毫秒內(nèi)序列重置 else { sequence = 0L; } //上次生成ID的時間截 lastTimestamp = timestamp; //移位并通過或運算拼到一起組成64位的ID return ((timestamp - twepoch) << timestampLeftShift) //| (datacenterId << datacenterIdShift) //| (workerId << workerIdShift) //| sequence; } /** * 阻塞到下一個毫秒，直到獲得新的時間戳 * @param lastTimestamp 上次生成ID的時間截 * @return 當前時間戳 */ protected long tilNextMillis(long lastTimestamp) { long timestamp = timeGen(); while (timestamp <= lastTimestamp) { timestamp = timeGen(); } return timestamp; } /** * 返回以毫秒為單位的當前時間 * @return 當前時間(毫秒) */ protected long timeGen() { return System.currentTimeMillis(); } //==============================Test============================================= /** 測試 */ public static void main(String[] args) { SnowflakeIdWorker idWorker = new SnowflakeIdWorker(0, 0); for (int i = 0; i < 1000; i++) { long id = idWorker.nextId(); System.out.println(Long.toBinaryString(id)); System.out.println(id); } }}

參考

https://github.com/twitter/snowflake

到此這篇關(guān)于Java實現(xiàn)Twitter的分布式自增ID算法snowflake的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java 自增ID算法snowflake內(nèi)容請搜索好吧啦網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持好吧啦網(wǎng)！