雪花算法的工具類（SnowFlakeUtil）

雪花算法是由 Twitter 公司開源的可在分布式系統中產生一個全局唯一 ID 的算法。最初 Twitter 把存儲系統從 MySQL 遷移到 Cassandra，因為 Cassandra 沒有順序ID生成機制，所以開發了這樣一套全局唯一ID生成服務。

SnowFlake 算法生成的 ID 是一個 64 位的整數，它的結構如下圖所示：

• 第一部分：1bit 符號位，由於都是生成 ID 都是正數，所以第一位統一為0；
• 第二部分：41 bit 時間戳，單位是毫秒，41 位可以表示的數字多達 2^41 - 1，換算成年就是 69 年；
• 第三部分：5 bit 機房 ID，代表最多支持 32 個機房；
• 第四部分：5 bit 機器 ID，代表每個機房最多支持 32 台機器；
• 第五部分：12 bit，記錄同一時間（毫秒）內產生的不同 id，也就是說同一毫秒內可以產生4096個不同 id。

SnowFlake 生成的 ID 整體上按照時間自增排序，並且整個分布式系統不會產生 ID 碰撞（由 DataCenterID 和 WorkerID 區分），並且效率較高

在實現 SnowFlake 基本功能的基礎上，增加部分拓展功能：

• 定義開始時間戳，默認為 2020/01/01 08:00:00，如果使用默認的時間戳位數，那么該程序生成 ID 大概可以使用到 2089 年；
• 機房 ID 、機器 ID 和 序列 ID 三個數據段長度可以自定義，通過構造函數傳入。

方法介紹

• timeGen
  • 描述：生成當前毫秒時間戳，相對於 2020年1月1日 8:00:00
  • 屬性：private
  • 返回值：當前毫秒時間戳
• tilNextMillis
  • 描述：阻塞直到下一毫秒
  • 屬性：private
  • 返回值：下一毫秒時間戳
• nextId
  • 描述：生成一個新的 ID
  • 返回值：新 ID

流程圖

Step 1.在pom.xml添加坐標

<dependency>
    <groupId>cn.hutool</groupId>
    <artifactId>hutool-all</artifactId>
    <version>5.7.20</version>
</dependency>

Step 2.通過hutool封裝SnowFlakeUtil工具類

import cn.hutool.core.lang.Singleton;
/**
 * 雪花算法工具類
 */
public class SnowFlakeUtil {
    private static final long START_STMP = 1420041600000L;
    private static final long SEQUENCE_BIT = 9L;
    private static final long MACHINE_BIT = 2L;
    private static final long DATACENTER_BIT = 2L;
    private static final long MAX_SEQUENCE = 511L;
    private static final long MAX_MACHINE_NUM = 3L;
    private static final long MAX_DATACENTER_NUM = 3L;
    private static final long MACHINE_LEFT = 9L;
    private static final long DATACENTER_LEFT = 11L;
    private static final long TIMESTMP_LEFT = 13L;
    private long datacenterId;
    private long machineId;
    private long sequence = 0L;
    private long lastStmp = -1L;

    public SnowFlakeUtil(long datacenterId, long machineId) {
        if (datacenterId <= 3L && datacenterId >= 0L) {
            if (machineId <= 3L && machineId >= 0L) {
                this.datacenterId = datacenterId;
                this.machineId = machineId;
            } else {
                throw new IllegalArgumentException("machineId can't be greater than MAX_MACHINE_NUM or less than 0");
            }
        } else {
            throw new IllegalArgumentException("datacenterId can't be greater than MAX_DATACENTER_NUM or less than 0");
        }
    }

    public synchronized long nextId() {
        long currStmp = this.getNewstmp();
        if (currStmp < this.lastStmp) {
            throw new RuntimeException("Clock moved backwards.  Refusing to generate id");
        } else {
            if (currStmp == this.lastStmp) {
                this.sequence = this.sequence + 1L & 511L;
                if (this.sequence == 0L) {
                    currStmp = this.getNextMill();
                }
            } else {
                this.sequence = 0L;
            }

            this.lastStmp = currStmp;
            return currStmp - 1420041600000L << 13 | this.datacenterId << 11 | this.machineId << 9 | this.sequence;
        }
    }

    private long getNextMill() {
        long mill;
        for(mill = this.getNewstmp(); mill <= this.lastStmp; mill = this.getNewstmp()) {
        }

        return mill;
    }

    private long getNewstmp() {
        return System.currentTimeMillis();
    }

    public static Long getDefaultSnowFlakeId() {
        return ((SnowFlakeUtil)Singleton.get(SnowFlakeUtil.class, new Object[]{1L, 1L})).nextId();
    }

    public static void main(String[] args) {
        for(int i = 0; i < 10; ++i) {
            System.out.println(getDefaultSnowFlakeId());
            System.out.println(getDefaultSnowFlakeId().toString().length());
        }

    }
}

Step 3.測試使用

public static void main(String[] args) {
    Long id = SnowFlakeUtil.getDefaultSnowFlakeId();
    System.out.println(id);
}

效果圖: