spring boot中使用雪花算法生成雪花ID

Posted 2023-04-05 随风丶飘

目录

1、什么是雪花算法

2、雪花算法的优缺点

3、spring boot项目中使用雪花算法使用

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1、什么是雪花算法

雪花算法（Snowflake）是一种生成全局唯一ID的算法，由Twitter公司开发。它可以在分布式系统中生成全局唯一的ID，解决分布式系统中的数据合并和分片等问题。

雪花算法生成的ID是一个64位的长整型数字，由以下部分组成：

1. 1个bit：符号位，始终为0。

2. 41个bit：时间戳，精确到毫秒级别，可以使用69年。

3. 10个bit：工作机器ID，可以部署在1024个节点上。

4. 12个bit：序列号，每个节点每毫秒内最多可以生成4096个ID。

雪花算法生成ID的过程非常简单，首先记录一个开始时间，然后每次生成ID时计算当前时间和开始时间之间的时间差，将时间戳和工作机器ID、序列号组合成一个64位的长整型数字，返回给调用方。

雪花算法是一种高效、可靠的全局唯一ID生成算法，已经被广泛应用于分布式系统中。

2、雪花算法的优缺点

优点：

1. 全局唯一：雪花算法生成的ID是全局唯一的，可以用于分布式系统中的数据分片和数据合并，避免了ID冲突的问题。

2. 时间有序：雪花算法生成的ID中包含了时间戳信息，可以根据ID的大小推算出生成的时间，方便进行数据排序和查询。

3. 高性能：雪花算法生成ID的速度很快，可以满足高并发的场景需求。

4. 可扩展性：雪花算法的数据结构相对简单，易于扩展和修改。

缺点：

1. 依赖于系统时钟：雪花算法生成ID的过程中依赖于系统时钟，如果系统时钟发生回拨，可能会导致生成的ID出现重复。

2. 长度固定：雪花算法生成的ID长度固定为64位，可能会导致存储和传输成本较高。

3. 不支持分布式计算：雪花算法生成ID的过程是单线程的，不能支持分布式计算。

        雪花算法是一种高效、可靠的全局唯一ID生成算法，但需要注意时钟回拨和长度固定等缺点。在选择ID生成算法时，需要综合考虑应用场景和需求，选择适合的算法。

3、spring boot项目中使用雪花算法使用

1、引入雪花算法依赖

<dependency>
    <groupId>com.github.beyondfengyu</groupId>
    <artifactId>snowflake-spring-boot-starter</artifactId>
    <version>1.0.0</version>
</dependency>

2、在配置文件中配置雪花算法参数

在 application.yml 或 application.properties 中配置Snowflake算法的参数：

snowflake:
  data-center-id: 1 # 数据中心ID，可以使用机器IP地址最后一段数字，范围为0-31
  machine-id: 1 # 机器ID，可以使用服务器编号，范围为0-31

3、注入雪花算法对象

在需要生成唯一ID的类中，使用 @Autowired 注解注入 SnowflakeIdWorker 对象：

@Service
public class UserService 
    @Autowired
    private SnowflakeIdWorker snowflakeIdWorker;

    public Long generateUserId() 
        return snowflakeIdWorker.nextId();
    

使用snowflakeIdWorker.nextId()方法既可以获取生成的雪花ID。

雪花算法源码

参考技术A (1)开源ID:Twitter开源开源的分布式ID生成算法
(2)64 bit自增:使用一个64位的long型数字作为一个全局ID,且引入了时间戳概念,基本上保证自增的
(3)64位中,第一位是不用的,其中的41位作为毫秒数,10位(5+5)作为机房机器id,剩下的12位作为序列号

第一个部分，是 1 个 bit: 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。
第二个部分是 41 个 bit: 表示的是时间戳。41 bit 可以标识 2 ^ 41 - 1 个毫秒值，换算成年就是表示 69 年的时间。
第三个部分是 5 个 bit: 表示的是机房 id，10001。
第四个部分是 5 个 bit: 表示的是机器 id，11001。部署在 2^10 台机器上，也就是 1024 台机器。
第五个部分是 12 个 bit: 表示的序号，就是某个机房某台机器上这一毫秒内同时生成的 id 的序号，0000 0000 0000。记录同一个毫秒内产生的不同 id

(1)请求:某个微服务service需要生成一个全局唯一Id,那就可以给部署了snokeFlake算法的系统发送一个请求来生成唯一Id
(2)二进制生成:接着会用"二进制位运算"来生成一个64位的long型id,并且64位第一个bit无意义,算法系统当然知道当前的时间戳,自己的机房和机器
(3)毫秒内累加序号:最后在判断下这是这个毫秒下的第几个请求,给这次生成的Id的请求累加一个序号,作为最后的12个bit
(4)算法保证唯一:在同一毫秒下,同一个机房下的一台机器,生成一个唯一的id(12位=4096个), 如果一毫秒生成的Id数量超过了4095,就知会等待下一个毫秒在生成!但是估计没有请求能有这么频繁!