Java中的snowflake算法详解
作者:余生海
snowflake 算法
SnowFlake算法的优点:
- 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。
SnowFlake算法的缺点:
- 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。
snowflake 算法是 twitter 开源的分布式 id 生成算法,采用 Scala 语言实现,是把一个 64 位的 long 型的 id,1 个 bit 是不用的,用其中的 41 bits 作为毫秒数,用 10 bits 作为工作机器 id,12 bits 作为序列号。
- 1 bit:不用,为啥呢?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。
- 41 bits:表示的是时间戳,单位是毫秒。41 bits 可以表示的数字多达 2^41 - 1 ,也就是可以标识 2^41 - 1 个毫秒值,换算成年就是表示 69 年的时间。
- 10 bits:记录工作机器 id,代表的是这个服务最多可以部署在 2^10 台机器上,也就是 1024 台机器。但是 10 bits 里 5 个 bits 代表机房 id,5 个 bits 代表机器 id。意思就是最多代表 2^5 个机房(32 个机房),每个机房里可以代表 2^5 个机器(32 台机器)。
- 12 bits:这个是用来记录同一个毫秒内产生的不同 id,12 bits 可以代表的最大正整数是 2^12 - 1 = 4096 ,也就是说可以用这个 12 bits 代表的数字来区分同一个毫秒内的 4096 个不同的 id。
0 | 0001100 10100010 10111110 10001001 01011100 00 | 10001 | 1 1001 | 0000 00000000
public class IdWorker { private long workerId; private long datacenterId; private long sequence; public IdWorker(long workerId, long datacenterId, long sequence) { // sanity check for workerId // 这儿不就检查了一下,要求就是你传递进来的机房id和机器id不能超过32,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)); } System.out.printf( "worker starting. timestamp left shift %d, datacenter id bits %d, worker id bits %d, sequence bits %d, workerid %d", timestampLeftShift, datacenterIdBits, workerIdBits, sequenceBits, workerId); this.workerId = workerId; this.datacenterId = datacenterId; this.sequence = sequence; } private long twepoch = 1288834974657L; private long workerIdBits = 5L; private long datacenterIdBits = 5L; // 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 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 long maxDatacenterId = -1L ^ (-1L << datacenterIdBits); private long sequenceBits = 12L; private long workerIdShift = sequenceBits; private long datacenterIdShift = sequenceBits + workerIdBits; private long timestampLeftShift = sequenceBits + workerIdBits + datacenterIdBits; private long sequenceMask = -1L ^ (-1L << sequenceBits); private long lastTimestamp = -1L; public long getWorkerId() { return workerId; } public long getDatacenterId() { return datacenterId; } public long getTimestamp() { return System.currentTimeMillis(); } public synchronized long 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)); } 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; 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; // 这儿就是将时间戳左移,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 - twepoch) << timestampLeftShift) | (datacenterId << datacenterIdShift) | (workerId << workerIdShift) | sequence; } private long tilNextMillis(long lastTimestamp) { long timestamp = timeGen(); while (timestamp <= lastTimestamp) { timestamp = timeGen(); } return timestamp; } private long timeGen() { return System.currentTimeMillis(); } // ---------------测试--------------- public static void main(String[] args) { IdWorker worker = new IdWorker(1, 1, 1); for (int i = 0; i < 30; i++) { System.out.println(worker.nextId()); } } }
怎么说呢,大概这个意思吧,就是说 41 bit 是当前毫秒单位的一个时间戳,就这意思;然后 5 bit 是你传递进来的一个机房 id(但是最大只能是 32 以内),另外 5 bit 是你传递进来的机器 id(但是最大只能是 32 以内),剩下的那个 12 bit 序列号,就是如果跟你上次生成 id 的时间还在一个毫秒内,那么会把顺序给你累加,最多在 4096 个序号以内。
所以你自己利用这个工具类,自己搞一个服务,然后对每个机房的每个机器都初始化这么一个东西,刚开始这个机房的这个机器的序号就是 0。然后每次接收到一个请求,说这个机房的这个机器要生成一个 id,你就找到对应的 Worker 生成。
利用这个 snowflake 算法,你可以开发自己公司的服务,甚至对于机房 id 和机器 id,反正给你预留了 5 bit + 5 bit,你换成别的有业务含义的东西也可以的。
这个 snowflake 算法相对来说还是比较靠谱的,所以你要真是搞分布式 id 生成,如果是高并发啥的,那么用这个应该性能比较好,一般每秒几万并发的场景,也足够你用了。
到此这篇关于Java中的snowflake算法详解的文章就介绍到这了,更多相关snowflake算法内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家!