【策略】一致性Hash算法（Hash環）的java代碼實現

【一】一致性hash算法，基本實現分布平衡。

package org.ehking.quartz.curator;

import java.util.SortedMap;
import java.util.TreeMap;

public class ConsistentHashingWithoutVirtualNode {
    /**
           * 待添加入Hash環的服務器列表
          */
         private static String[] servers = {"192.168.0.0:111", "192.168.0.1:111", "192.168.0.2:111",
                "192.168.0.3:111", "192.168.0.4:111"};
     
       /**
      * key表示服務器的hash值，value表示服務器的名稱
         */
         private static SortedMap<Integer, String> sortedMap = 
             new TreeMap<Integer, String>();
        
     /**
      * 程序初始化，將所有的服務器放入sortedMap中
     */
     static
  {
      for (int i = 0; i < servers.length; i++)
       {
          int hash = getHash(servers[i]);
          System.out.println("[" + servers[i] + "]加入集合中, 其Hash值為" + hash);
           sortedMap.put(hash, servers[i]);
       }
        System.out.println();
    }
     
     /**
      * 使用FNV1_32_HASH算法計算服務器的Hash值,這里不使用重寫hashCode的方法，最終效果沒區別 
     */
     private static int getHash(String str)
     {
         final int p = 16777619;
         int hash = (int)2166136261L;
         for (int i = 0; i < str.length(); i++)
        hash = (hash ^ str.charAt(i)) * p;
        hash += hash << 13;
       hash ^= hash >> 7;
       hash += hash << 3;
      hash ^= hash >> 17;
        hash += hash << 5;
         
        // 如果算出來的值為負數則取其絕對值
        if (hash < 0)
            hash = Math.abs(hash);
         return hash;
     }
   
     /**
      * 得到應當路由到的結點
      */
     private static String getServer(String node)
     {
         // 得到帶路由的結點的Hash值
         int hash = getHash(node);
        // 得到大於該Hash值的所有Map
         SortedMap<Integer, String> subMap = 
                 sortedMap.tailMap(hash);
         // 第一個Key就是順時針過去離node最近的那個結點
        Integer i = subMap.firstKey();
         // 返回對應的服務器名稱
       return subMap.get(i);
     }
    
     public static void main(String[] args)
    {
         String[] nodes = {"127.0.0.1:1111", "221.226.0.1:2222", "10.211.0.1:3333"};
       for (int i = 0; i < nodes.length; i++)
           System.out.println("[" + nodes[i] + "]的hash值為" + 
                    getHash(nodes[i]) + ", 被路由到結點[" + getServer(nodes[i]) + "]");
    }
}

【二】借助虛擬節點，實現分布平衡的hash算法

package org.ehking.quartz.curator;

import java.util.ArrayList;
import java.util.HashMap;
import java.util.LinkedList;
import java.util.List;
import java.util.Set;
import java.util.SortedMap;
import java.util.TreeMap;
import java.util.UUID;

public class ConsistentHashingWithVirtualNode {
    /**
     * 待添加入Hash環的服務器列表
      */
    private static String[] servers = { "192.168.0.0:111","192.168.0.1:111", "192.168.0.2:111"};
   
   /**
      * 真實結點列表,考慮到服務器上線、下線的場景，即添加、刪除的場景會比較頻繁，這里使用LinkedList會更好
     */
   private static List<String> realNodes = new LinkedList<String>();
   /**
    * 虛擬節點，key表示虛擬節點的hash值，value表示虛擬節點的名稱
    */
   private static SortedMap<Integer, String> virtualNodes = 
           new TreeMap<Integer, String>();
    
    /**
      * 虛擬節點的數目，這里寫死，為了演示需要，一個真實結點對應5個虛擬節點
    */
     private static final int VIRTUAL_NODES = 1000;
   
  static
  {
        // 先把原始的服務器添加到真實結點列表中
         for (int i = 0; i < servers.length; i++)
             realNodes.add(servers[i]);
         
        // 再添加虛擬節點，遍歷LinkedList使用foreach循環效率會比較高
         for (String str : realNodes)
         {
             for (int i = 0; i < VIRTUAL_NODES; i++)
             {
               String virtualNodeName = str + "&&VN" + String.valueOf(i);
                 int hash = getHash(virtualNodeName);
                 System.out.println("虛擬節點[" + virtualNodeName + "]被添加, hash值為" + hash);
                virtualNodes.put(hash, virtualNodeName);
            }
         }
         System.out.println();
   }
   
     /**
      * 使用FNV1_32_HASH算法計算服務器的Hash值,這里不使用重寫hashCode的方法，最終效果沒區別 
      */
     private static int getHash(String str)
     {
         final int p = 16777619;
        int hash = (int)2166136261L;
        for (int i = 0; i < str.length(); i++)
            hash = (hash ^ str.charAt(i)) * p;
          hash += hash << 13;
        hash ^= hash >> 7;
        hash += hash << 3;
        hash ^= hash >> 17;
        hash += hash << 5;
       
        // 如果算出來的值為負數則取其絕對值
         if (hash < 0)
             hash = Math.abs(hash);
         return hash;
     }
    
     /**
      * 得到應當路由到的結點
      */
     private static String getServer(String node)
     {
         // 得到帶路由的結點的Hash值
         int hash = getHash(node);
         // 得到大於該Hash值的所有Map
         SortedMap<Integer, String> subMap = 
                 virtualNodes.tailMap(hash);
         Integer i=null;
         String virtualNode = null;
         if(subMap==null||subMap.size()==0){
             i=virtualNodes.firstKey();
             virtualNode=virtualNodes.get(i);
         }else{
              i = subMap.firstKey();
              virtualNode= subMap.get(i);
         }
         // 第一個Key就是順時針過去離node最近的那個結點
       
         // 返回對應的虛擬節點名稱，這里字符串稍微截取一下
         return virtualNode.substring(0, virtualNode.indexOf("&&"));
     }
     
     public static void main(String[] args)
     {
        
        HashMap<String,Integer> map=new HashMap<String, Integer>(); 
         List<String> id=new ArrayList<String>();
         for(int i=0;i<1000;i++){
             id.add(UUID.randomUUID().toString().replace("-", ""));
             //id.add("adasfdsafdsgfdsagdsafdsafdsaf"+i);
         }         
         for (int i = 0; i < id.size(); i++){
             String aString=getServer(id.get(i));
             Integer aInteger=map.get(aString);
             if(aInteger==null){
                 map.put(aString,1);
             }else{
                 map.put(aString, aInteger+1);
             }
         }
         Set<String> set= map.keySet();
        for(String a:set){
            System.out.println("節點【"+a+"】分配到元素個數為==>"+map.get(a));
        }
    }
 }