雪花算法：一键获取唯一、有序、趋势递增的分布式ID

2023-12-12 10:54:41

分布式ID生成算法：保证唯一性、有序性和趋势递增

在浩瀚的分布式系统海洋中，为实体分配唯一标识符是一项至关重要的任务。想象一下你在一个电商网站上，每一个商品、订单和客户都需要一个独一无二的ID来区分彼此。然而，传统的方法，如数据库自增ID，在分布式环境中却难以施展拳脚，因为它们只能在单个数据库实例内保证ID的唯一性。

为了解决这一难题，分布式ID生成算法应运而生，其中最耀眼的明星当属雪花算法 。让我们一起踏上探索雪花算法的奇幻之旅，揭开它如何生成唯一、有序且趋势递增ID的奥秘吧！

雪花算法：幕后英雄

雪花算法是一颗算法界的明珠，它以独特的方式将64位的ID划分为多个含义丰富的部分。就像一片飘落的雪花，每一个ID都是独一无二的杰作。

符号位： 标志着ID的正负（0表示正数，1表示负数）。
时间戳： 记录了ID生成的精确时间，以毫秒为单位（41位）。
机器ID： 标识了生成ID的机器（10位）。
序列号： 表示在同一毫秒内生成的顺序ID（12位）。

雪花算法的杰作：ID的魔力

有了这种精妙的设计，雪花算法能够生成满足以下要求的ID：

唯一性： 即使在分布式环境中，每个ID也都是独一无二的。
有序性： ID按时间顺序排列，确保数据的先后顺序。
趋势递增： ID随着时间的推移递增，保证了数据的插入速度。

实现雪花算法：一瞥代码世界

要将雪花算法的理论付诸实践，我们来看看这段Java代码：

public class SnowflakeIdWorker {
    // 机器ID和数据中心ID
    private long workerId;
    private long datacenterId;
    // 序列号
    private long sequence;
    // 上一次生成ID的时间戳
    private long lastTimestamp = -1L;

    public SnowflakeIdWorker(long workerId, long datacenterId) {
        this.workerId = workerId;
        this.datacenterId = datacenterId;
        this.sequence = 0L;
    }

    public synchronized long nextId() {
        long timestamp = System.currentTimeMillis();
        // 时钟回拨检查
        if (timestamp < lastTimestamp) {
            throw new RuntimeException("Clock moved backwards.  Refusing to generate id");
        }

        // 同一毫秒内，序列号自增
        if (lastTimestamp == timestamp) {
            sequence = (sequence + 1) & 0xFFF;
            // 序列号溢出，等待下一毫秒
            if (sequence == 0) {
                timestamp = tilNextMillis(lastTimestamp);
            }
        } else {
            // 不同毫秒，序列号重置
            sequence = 0L;
        }

        // 更新上一次生成ID的时间戳
        lastTimestamp = timestamp;

        // 拼接ID各部分
        return ((timestamp - twepoch) << 22) |
                (datacenterId << 17) |
                (workerId << 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;
    }
}