雪花算法深剖：以Java/SpringBoot的视角探秘唯一ID生成器

后端

2023-10-12 05:21:20

雪花算法：生成唯一ID的分布式解决方案

在分布式系统和微服务的蓬勃发展中，对唯一且递增的ID的需求日益增长。雪花算法是一种优雅的解决方案，自2010年问世以来，一直为业界广泛采用。让我们深入了解雪花算法的原理、实现以及优缺点。

雪花算法原理

雪花算法将64位ID划分为多个字段，每个字段代表不同的信息：

符号位： 标识数字的符号（正或负）。
时间戳： 以毫秒为单位的Unix时间戳，标识ID生成的时间。
机器ID： 区分生成ID的机器。
序列号： 用于在同一毫秒内为ID排序。

这些字段组合在一起形成一个唯一的ID，既易于生成，又易于理解。

Java/SpringBoot实现

public class SnowflakeIdWorker {
  // 字段
  private final long machineId;
  private long sequence = 0L;
  private long lastTimestamp = -1L;

  // 构造函数
  public SnowflakeIdWorker(long machineId) {
    this.machineId = machineId;
  }

  // 生成ID方法
  public synchronized long nextId() {
    long timestamp = System.currentTimeMillis();
    if (timestamp < lastTimestamp) {
      throw new RuntimeException("Clock moved backwards.");
    }
    if (lastTimestamp == timestamp) {
      sequence = (sequence + 1) & 0xFFF;
      if (sequence == 0) {
        timestamp = tilNextMillis(lastTimestamp);
      }
    } else {
      sequence = 0L;
    }
    lastTimestamp = timestamp;

    // 组合ID
    return ((timestamp - twepoch) << 22) | (machineId << 12) | sequence;
  }

  // 等待下一毫秒
  private long tilNextMillis(long lastTimestamp) {
    long timestamp = System.currentTimeMillis();
    while (timestamp <= lastTimestamp) {
      timestamp = System.currentTimeMillis();
    }
    return timestamp;
  }
}

在SpringBoot中使用

@SpringBootApplication
public class SnowflakeApplication {
  public static void main(String[] args) {
    SpringApplication.run(SnowflakeApplication.class, args);
    SnowflakeIdWorker snowflakeIdWorker = new SnowflakeIdWorker(1L);
    long id = snowflakeIdWorker.nextId();
    System.out.println("生成的唯一ID：" + id);
  }
}