雪花算法（Snowflake Algorithm）是一種用于生成全局唯一ID的算法顶猜，最初由Twitter開(kāi)發(fā)并開(kāi)源沧奴。它的設(shè)計(jì)目標(biāo)是在分布式系統(tǒng)中生成唯一的ID，以便在不同的節(jié)點(diǎn)之間能夠快速生成不重復(fù)的ID长窄，并且保證ID的全局唯一性滔吠。
雪花算法生成的ID是一個(gè)64位的整數(shù)，其中包含了時(shí)間戳抄淑、機(jī)器ID和序列號(hào)三個(gè)部分屠凶。具體結(jié)構(gòu)如下：
- 1位符號(hào)位：始終為0。
- 41位時(shí)間戳：記錄生成ID的時(shí)間戳肆资，精確到毫秒級(jí)矗愧。
- 10位機(jī)器ID：用于標(biāo)識(shí)不同的機(jī)器，可以手動(dòng)配置或自動(dòng)分配郑原。
- 12位序列號(hào)：表示在同一毫秒內(nèi)生成的不同ID的序列號(hào)唉韭。
在雪花算法中，時(shí)間戳部分占據(jù)了最高的41位犯犁，可以支持約69年的時(shí)間范圍属愤，機(jī)器ID部分可以支持最多1024臺(tái)不同的機(jī)器，序列號(hào)部分可以支持每臺(tái)機(jī)器每毫秒最多生成4096個(gè)ID酸役。
生成ID的過(guò)程如下：
1. 獲取當(dāng)前時(shí)間戳住诸，精確到毫秒級(jí)。
2. 將時(shí)間戳左移22位涣澡，騰出10位給機(jī)器ID贱呐，12位給序列號(hào)。
3. 將機(jī)器ID左移12位入桂，騰出12位給序列號(hào)奄薇。
4. 生成最終的ID，將時(shí)間戳抗愁、機(jī)器ID和序列號(hào)進(jìn)行按位或操作馁蒂。
雪花算法的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)、高性能蜘腌、全局唯一性沫屡，適用于大多數(shù)分布式系統(tǒng)中生成唯一ID的需求。但也有一些缺點(diǎn)逢捺，例如對(duì)系統(tǒng)時(shí)間敏感谁鳍，需要保證系統(tǒng)時(shí)間的連續(xù)性和準(zhǔn)確性。
總的來(lái)說(shuō)劫瞳，雪花算法是一種可靠且高效的全局唯一ID生成算法倘潜，廣泛應(yīng)用于分布式系統(tǒng)中，為系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)提供了便利志于。
下面是一個(gè)簡(jiǎn)單的Java代碼示例涮因，演示如何實(shí)現(xiàn)雪花算法生成全局唯一ID：
public class SnowflakeIdGenerator {
? ? private static final long START_TIMESTAMP = 1619827200000L; // 起始時(shí)間戳，2021-05-01 00:00:00
? ? private static final long SEQUENCE_BITS = 12;
? ? private static final long MACHINE_ID_BITS = 10;
? ? private static final long MAX_SEQUENCE = (1L << SEQUENCE_BITS) - 1;
? ? private static final long MAX_MACHINE_ID = (1L << MACHINE_ID_BITS) - 1;
? ? private long machineId;
? ? private long sequence = 0L;
? ? private long lastTimestamp = -1L;
? ? public SnowflakeIdGenerator(long machineId) {
? ? ? ? if (machineId < 0 || machineId > MAX_MACHINE_ID) {
? ? ? ? ? ? throw new IllegalArgumentException("Machine ID must be between 0 and " + MAX_MACHINE_ID);
? ? ? ? }
? ? ? ? this.machineId = machineId;
? ? }
? ? public synchronized long generateId() {
? ? ? ? long currentTimestamp = System.currentTimeMillis();
? ? ? ? if (currentTimestamp < lastTimestamp) {
? ? ? ? ? ? throw new RuntimeException("Clock moved backwards. Refusing to generate ID");
? ? ? ? }
? ? ? ? if (currentTimestamp == lastTimestamp) {
? ? ? ? ? ? sequence = (sequence + 1) & MAX_SEQUENCE;
? ? ? ? ? ? if (sequence == 0) {
? ? ? ? ? ? ? ? currentTimestamp = waitUntilNextMillis(lastTimestamp);
? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? } else {
? ? ? ? ? ? sequence = 0L;
? ? ? ? }
? ? ? ? lastTimestamp = currentTimestamp;
? ? ? ? return ((currentTimestamp - START_TIMESTAMP) << (SEQUENCE_BITS + MACHINE_ID_BITS))
? ? ? ? ? ? ? ? | (machineId << SEQUENCE_BITS)
? ? ? ? ? ? ? ? | sequence;
? ? }
? ? private long waitUntilNextMillis(long lastTimestamp) {
? ? ? ? long currentTimestamp = System.currentTimeMillis();
? ? ? ? while (currentTimestamp <= lastTimestamp) {
? ? ? ? ? ? currentTimestamp = System.currentTimeMillis();
? ? ? ? }
? ? ? ? return currentTimestamp;
? ? }
? ? public static void main(String[] args) {
? ? ? ? SnowflakeIdGenerator idGenerator = new SnowflakeIdGenerator(1); // 為當(dāng)前機(jī)器指定一個(gè)唯一的ID
? ? ? ? System.out.println(idGenerator.generateId());
? ? }
}
