网站招标书怎么做,安庆建设机械网站,中国互联网站建设中心建站,怎么在wordpress免费注册博客网站SnowFlake 算法#xff0c;是 Twitter 开源的分布式 ID 生成算法。
其核心思想就是#xff1a;使用一个 64 bit 的 long 型的数字作为全局唯一 ID。在分布式系统中的应用十分广泛#xff0c;且 ID 引入了时间戳#xff0c;基本上保持自增的#xff0c;后面的代码中有详细…SnowFlake 算法是 Twitter 开源的分布式 ID 生成算法。
其核心思想就是使用一个 64 bit 的 long 型的数字作为全局唯一 ID。在分布式系统中的应用十分广泛且 ID 引入了时间戳基本上保持自增的后面的代码中有详细的注解。
这 64 个 bit 中其中 1 个 bit 是不用的然后用其中的 41 bit 作为毫秒数用 10 bit 作为工作机器 ID12 bit 作为序列号。
给大家举个例子吧比如下面那个 64 bit 的 long 型数字
第一个部分是 1 个 bit0这个是无意义的。第二个部分是 41 个 bit表示的是时间戳。第三个部分是 5 个 bit表示的是机房 ID10001。第四个部分是 5 个 bit表示的是机器 ID1 1001。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 00000000。
1 bit是不用的为啥呢
因为二进制里第一个 bit 为如果是 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。
41 bit表示的是时间戳单位是毫秒。
41 bit 可以表示的数字多达 2^41 - 1也就是可以表示 2 ^ 41 - 1 个毫秒值换算成年就是表示 69 年的时间。
10 bit记录工作机器 ID。
代表的是这个服务最多可以部署在 2^10 台机器上也就是 1024 台机器。
但是 10 bit 里 5 个 bit 代表机房 ID5 个 bit 代表机器 ID。意思就是最多代表 2 ^ 5 个机房32 个机房每个机房里可以代表 2 ^ 5 个机器32 台机器也可以根据自己公司的实际情况确定。
12 bit这个是用来记录同一个毫秒内产生的不同 ID。
12 bit 可以代表的最大正整数是 2 ^ 12 - 1 4096也就是说可以用这个 12 bit 代表的数字来区分同一个毫秒内的 4096 个不同的 ID。
简单来说你的某个服务假设要生成一个全局唯一 ID那么就可以发送一个请求给部署了 SnowFlake 算法的系统由这个 SnowFlake 算法系统来生成唯一 ID。
这个 SnowFlake 算法系统首先肯定是知道自己所在的机房和机器的比如机房 ID 17机器 ID 12。
接着 SnowFlake 算法系统接收到这个请求之后首先就会用二进制位运算的方式生成一个 64 bit 的 long 型 ID64 个 bit 中的第一个 bit 是无意义的。
接着 41 个 bit就可以用当前时间戳单位到毫秒然后接着 5 个 bit 设置上这个机房 ID还有 5 个 bit 设置上机器 ID。
最后再判断一下当前这台机房的这台机器上这一毫秒内这是第几个请求给这次生成 ID 的请求累加一个序号作为最后的 12 个 bit。
最终一个 64 个 bit 的 ID 就出来了类似于 这个算法可以保证一个机房的一台机器上在同一毫秒内生成了一个唯一的 ID。可能一个毫秒内会生成多个 ID但是有最后 12 个 bit 的序号来区分开来。
下面我们简单看看这个 SnowFlake 算法的一个代码实现这就是个示例大家如果理解了这个意思之后以后可以自己尝试改造这个算法。
总之就是用一个 64 bit 的数字中各个 bit 位来设置不同的标志位区分每一个 ID。
SnowFlake 算法的实现代码如下
public class IdWorker {//因为二进制里第一个 bit 为如果是 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。//机器ID 2进制5位 32位减掉1位 31个private long workerId;//机房ID 2进制5位 32位减掉1位 31个private long datacenterId;//代表一毫秒内生成的多个id的最新序号 12位 4096 -1 4095 个private long sequence;//设置一个时间初始值 2^41 - 1 差不多可以用69年private long twepoch 1585644268888L;//5位的机器idprivate long workerIdBits 5L;//5位的机房idprivate long datacenterIdBits 5L;//每毫秒内产生的id数 2 的 12次方private long sequenceBits 12L;// 这个是二进制运算就是5 bit最多只能有31个数字也就是说机器id最多只能是32以内private long maxWorkerId -1L ^ (-1L workerIdBits);// 这个是一个意思就是5 bit最多只能有31个数字机房id最多只能是32以内private long maxDatacenterId -1L ^ (-1L datacenterIdBits);private long workerIdShift sequenceBits;private long datacenterIdShift sequenceBits workerIdBits;private long timestampLeftShift sequenceBits workerIdBits datacenterIdBits;private long sequenceMask -1L ^ (-1L sequenceBits);//记录产生时间毫秒数判断是否是同1毫秒private long lastTimestamp -1L;public long getWorkerId(){return workerId;}public long getDatacenterId() {return datacenterId;}public long getTimestamp() {return System.currentTimeMillis();}public IdWorker(long workerId, long datacenterId, long sequence) {// 检查机房id和机器id是否超过31 不能小于0if (workerId maxWorkerId || workerId 0) {throw new IllegalArgumentException(String.format(worker Id cant be greater than %d or less than 0,maxWorkerId));}if (datacenterId maxDatacenterId || datacenterId 0) {throw new IllegalArgumentException(String.format(datacenter Id cant be greater than %d or less than 0,maxDatacenterId));}this.workerId workerId;this.datacenterId datacenterId;this.sequence sequence;}// 这个是核心方法通过调用nextId()方法让当前这台机器上的snowflake算法程序生成一个全局唯一的idpublic synchronized long nextId() {// 这儿就是获取当前时间戳单位是毫秒long timestamp timeGen();if (timestamp lastTimestamp) {System.err.printf(clock is moving backwards. Rejecting requests until %d., lastTimestamp);throw new RuntimeException(String.format(Clock moved backwards. Refusing to generate id for %d milliseconds,lastTimestamp - timestamp));}// 下面是说假设在同一个毫秒内又发送了一个请求生成一个id// 这个时候就得把seqence序号给递增1最多就是4096if (lastTimestamp timestamp) {// 这个意思是说一个毫秒内最多只能有4096个数字无论你传递多少进来//这个位运算保证始终就是在4096这个范围内避免你自己传递个sequence超过了4096这个范围sequence (sequence 1) sequenceMask;//当某一毫秒的时间产生的id数 超过4095系统会进入等待直到下一毫秒系统继续产生IDif (sequence 0) {timestamp tilNextMillis(lastTimestamp);}} else {sequence 0;}// 这儿记录一下最近一次生成id的时间戳单位是毫秒lastTimestamp timestamp;// 这儿就是最核心的二进制位运算操作生成一个64bit的id// 先将当前时间戳左移放到41 bit那儿将机房id左移放到5 bit那儿将机器id左移放到5 bit那儿将序号放最后12 bit// 最后拼接起来成一个64 bit的二进制数字转换成10进制就是个long型return ((timestamp - twepoch) timestampLeftShift) |(datacenterId datacenterIdShift) |(workerId workerIdShift) | sequence;}/**1. 当某一毫秒的时间产生的id数 超过4095系统会进入等待直到下一毫秒系统继续产生ID2. param lastTimestamp3. return*/private long tilNextMillis(long lastTimestamp) {long timestamp timeGen();while (timestamp lastTimestamp) {timestamp timeGen();}return timestamp;}//获取当前时间戳private long timeGen(){return System.currentTimeMillis();}/**4. main 测试类5. param args*/public static void main(String[] args) {System.out.println(14596);System.out.println(24596);System.out.println(64596);System.out.println(64596);System.out.println(64596);System.out.println(64596);// IdWorker worker new IdWorker(1,1,1);// for (int i 0; i 22; i) {// System.out.println(worker.nextId());// }}
}SnowFlake 算法的优点 高性能高可用生成时不依赖于数据库完全在内存中生成。 容量大每秒钟能生成数百万的自增 ID。 ID 自增存入数据库中索引效率高。
SnowFlake 算法的缺点
依赖与系统时间的一致性如果系统时间被回调或者改变可能会造成 ID 冲突或者重复。
实际中我们的机房并没有那么多我们可以改进改算法将 10bit 的机器 ID 优化成业务表或者和我们系统相关的业务。
