Twitter的Snowflake(雪花)算法

前言:

雪花算法,比较常用,而且也很简单。

也有可能面试会问到。

简单知道原理就可以~主要是分布式系统产生唯一ID或者主键

目录

1. 雪花算法的组成

2.雪花算法的优缺点

3. 一个GITHUB star较多的雪花算法

4.计算结果


1. 雪花算法的组成

SnowFlake算法用来生成64位的ID,刚好可以用long整型存储,能够用于分布式系统中生产唯一的ID, 并且生成的ID有大致的顺序。 在这次实现中,生成的64位ID可以分成5个部分:

0 - 41位时间戳 - 5位数据中心标识 - 5位机器标识 - 12位序列号

整体按照这个来组合的话,整个分布式系统不会有重复的ID;

因为有datacenter和机器ID作为保证

2.雪花算法的优缺点

  • UUID(缺点:太长、没法排序、使数据库性能降低)
  • Redis(缺点:必须依赖Redis)(相当于使用中间件来获得ID)
  • Snowflake雪花算法,优点:生成有顺序的id,提高数据库的性能
  • 效率较高,经测试,snowflake每秒能够产生26万ID左右,完全满足需要。

3. 一个GITHUB star较多的雪花算法


/**
 * twitter的snowflake算法 -- java实现
 * 
 * @author beyond
 * @date 2016/11/26
 */
public class SnowFlake {

    /**
     * 起始的时间戳
     */
    private final static long START_STMP = 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 DATACENTER_BIT = 5;//数据中心占用的位数

    /**
     * 每一部分的最大值
     */
    private final static long MAX_DATACENTER_NUM = -1L ^ (-1L << DATACENTER_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 DATACENTER_LEFT = SEQUENCE_BIT + MACHINE_BIT;
    private final static long TIMESTMP_LEFT = DATACENTER_LEFT + DATACENTER_BIT;

    private long datacenterId;  //数据中心
    private long machineId;     //机器标识
    private long sequence = 0L; //序列号
    private long lastStmp = -1L;//上一次时间戳

    public SnowFlake(long datacenterId, long machineId) {
        if (datacenterId > MAX_DATACENTER_NUM || datacenterId < 0) {
            throw new IllegalArgumentException("datacenterId can't be greater than MAX_DATACENTER_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
     *
     * @return
     */
    public synchronized long nextId() {
        long currStmp = getNewstmp();
        if (currStmp < lastStmp) {
            throw new RuntimeException("Clock moved backwards.  Refusing to generate id");
        }

        if (currStmp == lastStmp) {
            //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) {
                currStmp = getNextMill();
            }
        } else {
            //不同毫秒内,序列号置为0
            sequence = 0L;
        }

        lastStmp = currStmp;

        return (currStmp - START_STMP) << TIMESTMP_LEFT //时间戳部分
                | datacenterId << DATACENTER_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 = getNewstmp();
        while (mill <= lastStmp) {
            mill = getNewstmp();
        }
        return mill;
    }

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

    public static void main(String[] args) {
        SnowFlake snowFlake = new SnowFlake(2, 3);

        for (int i = 0; i < (1 << 12); i++) {
            System.out.println(snowFlake.nextId());
        }

    }
}

4.计算结果

PS:

-1L ^ (-1L << DATACENTER_BIT)   = 31

1 << 12  结果是 4096

367394974234587304
367394974234587305
367394974234587306
367394974234587307
367394974234587308
367394974234587309
367394974234587310
367394974238781440
367394974238781441
367394974238781442
367394974238781443
367394974238781444
367394974238781445
367394974238781446
367394974238781447
367394974238781448
367394974238781449
367394974238781450
367394974238781451
367394974238781452
367394974238781453
367394974238781454
367394 974238781455

 

这是过几秒再次运行的第一个数据

36739 5235732664320

 

截取一小部分,所以雪花算法如果同时生成还是有顺序的。

附:

git地址:

https://github.com/beyondfengyu/SnowFlake/edit/master/SnowFlake.java

 

 

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