SnowFlake

生成一個long類型的java長整型數(shù)字(單機(jī)遞增)

組成

64bit組成部分

  • 第一位:1bit篡腌,值為0,無實際含義
  • 時間戳:41bit勾效,精確到毫秒嘹悼,可容納69年時間
  • 工作機(jī)器:10bit叛甫,其中高位5bit是數(shù)據(jù)中心ID,低位5bit是工作節(jié)點(diǎn)ID杨伙,最多可容納1024個節(jié)點(diǎn)
  • 序列號:12bit其监,每個節(jié)點(diǎn)每毫秒0開始不斷累加,最多可以累加到4095限匣,一共可以產(chǎn)生4096個ID

雪花算法同一毫秒內(nèi)可以產(chǎn)生1024*4096=4194304個全局唯一ID

依賴參數(shù):數(shù)據(jù)中心ID數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)ID

算法流程

流程圖

算法實現(xiàn)

public class IdWorker{

    //下面兩個每個5位抖苦,加起來就是10位的工作機(jī)器id
    private long workerId;    //工作id
    private long datacenterId;   //數(shù)據(jù)id
    //12位的序列號
    private long sequence;

    public IdWorker(long workerId, long datacenterId, long sequence){
        // sanity check for workerId
        if (workerId > maxWorkerId || workerId < 0) {
            throw new IllegalArgumentException(String.format("worker Id can't be greater than %d or less than 0",maxWorkerId));
        }
        if (datacenterId > maxDatacenterId || datacenterId < 0) {
            throw new IllegalArgumentException(String.format("datacenter Id can't be greater than %d or less than 0",maxDatacenterId));
        }
        System.out.printf("worker starting. timestamp left shift %d, datacenter id bits %d, worker id bits %d, sequence bits %d, workerid %d",
                timestampLeftShift, datacenterIdBits, workerIdBits, sequenceBits, workerId);

        this.workerId = workerId;
        this.datacenterId = datacenterId;
        this.sequence = sequence;
    }

    //初始時間戳
    private long twepoch = 1288834974657L;

    //長度為5位
    private long workerIdBits = 5L;
    private long datacenterIdBits = 5L;
    //最大值
    private long maxWorkerId = -1L ^ (-1L << workerIdBits);
    private long maxDatacenterId = -1L ^ (-1L << datacenterIdBits);
    //序列號id長度
    private long sequenceBits = 12L;
    //序列號最大值
    private long sequenceMask = -1L ^ (-1L << sequenceBits);
    
    //工作id需要左移的位數(shù),12位
    private long workerIdShift = sequenceBits;
   //數(shù)據(jù)id需要左移位數(shù) 12+5=17位
    private long datacenterIdShift = sequenceBits + workerIdBits;
    //時間戳需要左移位數(shù) 12+5+5=22位
    private long timestampLeftShift = sequenceBits + workerIdBits + datacenterIdBits;
    
    //上次時間戳膛腐,初始值為負(fù)數(shù)
    private long lastTimestamp = -1L;

    public long getWorkerId(){
        return workerId;
    }

    public long getDatacenterId(){
        return datacenterId;
    }

    public long getTimestamp(){
        return System.currentTimeMillis();
    }

     //下一個ID生成算法
    public synchronized long nextId() {
        long timestamp = timeGen();

        //獲取當(dāng)前時間戳如果小于上次時間戳睛约,則表示時間戳獲取出現(xiàn)異常
        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));
        }

        //獲取當(dāng)前時間戳如果等于上次時間戳(同一毫秒內(nèi)),則在序列號加一哲身;否則序列號賦值為0,從0開始贸伐。
        if (lastTimestamp == timestamp) {
            sequence = (sequence + 1) & sequenceMask;
            if (sequence == 0) {
                timestamp = tilNextMillis(lastTimestamp);
            }
        } else {
            sequence = 0;
        }
        
        //將上次時間戳值刷新
        lastTimestamp = timestamp;

        /**
          * 返回結(jié)果:
          * (timestamp - twepoch) << timestampLeftShift) 表示將時間戳減去初始時間戳勘天,再左移相應(yīng)位數(shù)
          * (datacenterId << datacenterIdShift) 表示將數(shù)據(jù)id左移相應(yīng)位數(shù)
          * (workerId << workerIdShift) 表示將工作id左移相應(yīng)位數(shù)
          * | 是按位或運(yùn)算符,例如:x | y捉邢,只有當(dāng)x脯丝,y都為0的時候結(jié)果才為0,其它情況結(jié)果都為1伏伐。
          * 因為個部分只有相應(yīng)位上的值有意義宠进,其它位上都是0,所以將各部分的值進(jìn)行 | 運(yùn)算就能得到最終拼接好的id
        */
        return ((timestamp - twepoch) << timestampLeftShift) |
                (datacenterId << datacenterIdShift) |
                (workerId << workerIdShift) |
                sequence;
    }

    //獲取時間戳藐翎,并與上次時間戳比較
    private long tilNextMillis(long lastTimestamp) {
        long timestamp = timeGen();
        while (timestamp <= lastTimestamp) {
            timestamp = timeGen();
        }
        return timestamp;
    }

    //獲取系統(tǒng)時間戳
    private long timeGen(){
        return System.currentTimeMillis();
    }

    //---------------測試---------------
    public static void main(String[] args) {
        IdWorker worker = new IdWorker(1,1,1);
        for (int i = 0; i < 30; i++) {
            System.out.println(worker.nextId());
        }
    }

}

算法理解

負(fù)數(shù)的二進(jìn)制表示

負(fù)數(shù)的二進(jìn)制是用補(bǔ)碼來表示的材蹬。

  • 補(bǔ)碼 = 反碼 + 1
  • 補(bǔ)碼 = (原碼 - 1)再取反碼

如:-1的二進(jìn)制表示

00000000 00000000 00000000 00000001 //原碼:1的二進(jìn)制
11111111 11111111 11111111 11111110 //取反碼:1的二進(jìn)制的反碼
11111111 11111111 11111111 11111111 //加1:-1的二進(jìn)制表示(補(bǔ)碼)

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