分布式唯一ID生成算法-雪花算法

Posted 2022-10-04 haly

在我们的工作中，数据库某些表的字段会用到唯一的，趋势递增的订单编号，我们将介绍两种方法，一种是传统的采用随机数生成的方式，另外一种是采用当前比较流行的“分布式唯一ID生成算法-雪花算法”来实现。

 

一、时间戳随机数生成唯一ID

我们写一个for循环，用RandomUtil.generateOrderCode()生成1000个唯一ID，执行结果我们会发现出现重复的ID。

/**
 * 随机数生成util
 **/
public class RandomUtil 
    private static final SimpleDateFormat dateFormatOne=new SimpleDateFormat("yyyyMMddHHmmssSS");
 
    private static final ThreadLocalRandom random=ThreadLocalRandom.current();
    //生成订单编号-方式一
    public static String generateOrderCode()
        //TODO:时间戳+N为随机数流水号
        return dateFormatOne.format(DateTime.now().toDate()) + generateNumber(4);
    
 
    //N为随机数流水号
    public static String generateNumber(final int num)
        StringBuffer sb=new StringBuffer();
        for (int i=1;i<=num;i++)
            sb.append(random.nextInt(9));
        
        return sb.toString();
    

鉴于此种“基于随机数生成”的方式在高并发的场景下并不符合我们的要求，接下来，我们将介绍另外一种比较流行的、典型的方式，即“分布式唯一ID生成算法-雪花算法”来实现。

对于“雪花算法”的介绍，各位小伙伴可以参考Github上的这一链接，我觉得讲得还是挺清晰的：https://github.com/souyunku/SnowFlake，详细的Debug在这里就不赘述了，下面截取了部分概述：

 

二、分布式唯一ID生成算法-雪花算法

我们写一个for循环，用SNOW_FLAKE.nextId() 生成1000个唯一ID，发现不会出现重复的。

 /** * 雪花算法
*/
public class SnowFlake 
    //起始的时间戳
    private final static long START_STAMP = 1480166465631L;
 
    //每一部分占用的位数
    private final static long SEQUENCE_BIT = 12; //序列号占用的位数
    private final static long MACHINE_BIT = 5;   //机器标识占用的位数
    private final static long DATA_CENTER_BIT = 5;//数据中心占用的位数
 
    //每一部分的最大值
    private final static long MAX_DATA_CENTER_NUM = -1L ^ (-1L << DATA_CENTER_BIT);
    private final static long MAX_MACHINE_NUM = -1L ^ (-1L << MACHINE_BIT);
    private final static long MAX_SEQUENCE = -1L ^ (-1L << SEQUENCE_BIT);
 
    //每一部分向左的位移
    private final static long MACHINE_LEFT = SEQUENCE_BIT;
    private final static long DATA_CENTER_LEFT = SEQUENCE_BIT + MACHINE_BIT;
    private final static long TIMESTAMP_LEFT = DATA_CENTER_LEFT + DATA_CENTER_BIT;
 
    private long dataCenterId;  //数据中心
    private long machineId;     //机器标识
    private long sequence = 0L; //序列号
    private long lastStamp = -1L;//上一次时间戳
 
    public SnowFlake(long dataCenterId, long machineId) 
        if (dataCenterId > MAX_DATA_CENTER_NUM || dataCenterId < 0) 
            throw new IllegalArgumentException("dataCenterId can‘t be greater than MAX_DATA_CENTER_NUM or less than 0");
        
        if (machineId > MAX_MACHINE_NUM || machineId < 0) 
            throw new IllegalArgumentException("machineId can‘t be greater than MAX_MACHINE_NUM or less than 0");
        
        this.dataCenterId = dataCenterId;
        this.machineId = machineId;
    
 
    //产生下一个ID
    public synchronized long nextId() 
        long currStamp = getNewStamp();
        if (currStamp < lastStamp) 
            throw new RuntimeException("Clock moved backwards.  Refusing to generate id");
        
 
        if (currStamp == lastStamp) 
            //相同毫秒内，序列号自增
            sequence = (sequence + 1) & MAX_SEQUENCE;
            //同一毫秒的序列数已经达到最大
            if (sequence == 0L) 
                currStamp = getNextMill();
            
         else 
            //不同毫秒内，序列号置为0
            sequence = 0L;
        
 
        lastStamp = currStamp;
 
        return (currStamp - START_STAMP) << TIMESTAMP_LEFT //时间戳部分
                | dataCenterId << DATA_CENTER_LEFT       //数据中心部分
                | machineId << MACHINE_LEFT             //机器标识部分
                | sequence;                             //序列号部分
    
 
    private long getNextMill() 
        long mill = getNewStamp();
        while (mill <= lastStamp) 
            mill = getNewStamp();
        
        return mill;
    
 
    private long getNewStamp() 
        return System.currentTimeMillis();
    

综上，我们在高并发大量生成唯一ID时，避免生成重复ID，需要用第二种雪花算法生成。