使用雪花算法生成流水号！

程序员小航

发布于 2020-11-23 11:33:49

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发布于 2020-11-23 11:33:49

文章被收录于专栏：程序员小航

前言

" 在分布式系统中常见的问题就是如何生成流水号，一般情况下会有专门的流水号系统，不过在开发过程中或者开发早期不一定会有专门流水号系统，在这里介绍下我所使用的流水号生成器——雪花算法"

概述

雪花算法生成的ID结果是一个64bit大小的整数，并且保证在分布式系统中不会重复。

结构

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. 1位为什么没有意义？

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. 机房id+机器id

机房id+机器id 2^10 1024台机器。

// 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。

总结

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。

代码

SerialNumber

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

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);
        }
    }

}

- <End /> -

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原始发表：2020-05-31，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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