Go雪花算法的作用领域及实现方法示例

2023-10-24 11:52:19 作者：枫潇潇兮

这篇文章主要为大家介绍了Go雪花算法的作用领域及实现方法示例详解,有需要的朋友可以借鉴参考下,希望能够有所帮助,祝大家多多进步,早日升职加薪

什么是雪花算法

雪花算法（Snowflake）是Twitter开源的一种分布式系统唯一ID生成策略，其核心思想是利用41位作为毫秒数，5位作为数据中心的ID，5位作为机器ID，12位作为毫秒内的序列号，这样可以保证每毫秒内可以产生多达4096个ID，整个结构如下：1位标识位 + 时间戳41位 + 数据中心5位 + 机器5位 + 序列号12位。这种算法可以保证全局唯一性。

雪花算法的作用领域

雪花算法主要用于分布式系统或大型并发系统中，为了解决全局唯一标识符（ID）的生成问题。这些领域包括但不限于：

订单号生成系统
数据库的主键生成
分布式缓存中的key生成
分布式系统中数据的唯一性确认
在大型互联网或者中型软件系统中，生成全局唯一ID的场景等。

Go如何实现雪花算法

方式一：引入三方库

引入包

go get -u github.com/bwmarrin/snowflake

实现代码

package main
import (
  "fmt"
  "github.com/bwmarrin/snowflake"
)
func main() {
  node, err := snowflake.NewNode(1)
  if err != nil {
    fmt.Println(err)
    return
  }
  id := node.Generate()
  fmt.Println(id)
}

这个例子先创建了一个snowflake节点，然后生成一个ID。

注意：这个库所用的雪花算法有些许与原始算法对位宽的分配有所不同，Twitter版本是 1位标识 + 时间戳41位 + 数据中心5位 + 机器5位 + 序列号12位。而bwmarrin库版本是 snowflake.NodeBits=10，snowflake.StepBits=12，即数据中心和机器ID共占10位，序列号占12位。

方式二：实现源码

package main
import (
  "fmt"
  "sync"
  "time"
)
const (
  epoch     int64 = 1526285084378           // 设置起始时间（这里一般是项目上线时间）
  timestampBits = uint(41)                  // 时间戳占41位
  machineBits   = uint(5)                   // 机器位占5位
  sequenceBits  = uint(12)                  // 序列号占12位
  machineMax    = int64(-1) ^ (int64(-1) << machineBits)  // 机器标识最大值
  sequenceMask  = int64(-1) ^ (int64(-1) << sequenceBits) // 序列号最大值
  machineShift  = sequenceBits              // 机器码左移位数
  timestampShift = machineBits + sequenceBits // 时间戳左移位数
)
var (
  machineID  int64
  sequence   int64
  lastTimestamp int64
  lock sync.Mutex
)
func NextID() int64 {
  lock.Lock()
  defer lock.Unlock()
  timestamp := time.Now().UnixNano() / int64(time.Millisecond)
  if timestamp < lastTimestamp {
    panic("invalid timestamp")
  }
  if timestamp == lastTimestamp {
    sequence = (sequence + 1) & sequenceMask
    if sequence == 0 {
      timestamp = waitNextMillisecond(lastTimestamp)
    }
  } else {
    sequence = 0
  }
  lastTimestamp = timestamp
  return ((timestamp - epoch) << timestampShift) | (machineID << machineShift) | sequence
}
func waitNextMillisecond(last int64) int64 {
  timestamp := time.Now().UnixNano() / int64(time.Millisecond)
  for timestamp <= last {
    timestamp = time.Now().UnixNano() / int64(time.Millisecond)
  }
  return timestamp
}
func main() {
  fmt.Println(NextID())
}

注意，这只是一个简化版的雪花算法。在生产环境中，你需要处理乱序和时钟回拨问题，以及考虑数据中心和机器标识的生成问题。此外，epoch时间需要你自己设定，一般设置为系统上线的时间。

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