雪花算法介绍雪花算法(Snowflake)是一种分布式唯一ID生成算法,用于生成全局唯一的ID 。它的设计目标是在分布式系统中生成ID,保证ID的唯一性、有序性和趋势递增 。雪花算法的核心思想是将一个64位的ID分成多个部分 , 分别表示不同的信息 。
雪花算法的优点是生成的ID具有趋势递增的特性,可以保证在分布式系统中生成的ID的有序性 。同时,由于使用了时间戳,可以根据ID的时间戳信息进行排序和查询 。
使用雪花算法生成的ID通常是一个64位的整数 , 可以根据需要进行转换和展示 。在JAVA等编程语言中 , 可以使用相应的库或工具来生成雪花算法的ID 。
雪花算法组成
- 时间戳(Timestamp):使用41位来表示,精确到毫秒级别 。可以使用一个起始时间 , 然后每个毫秒自增生成唯一的时间戳 。
- 机器ID(machine ID):使用10位来表示,可以根据需要分配给不同的机器或节点 。这样可以保证每个节点生成的ID都是唯一的 。
- 序列号(Sequence Number):使用12位来表示,每个节点每毫秒可以生成4096个不同的序列号 。当同一毫秒内生成的序列号超过4096时 , 会等待下一毫秒再继续生成 。
雪花算法实现雪花算法(Snowflake)是一种分布式唯一ID生成算法,它可以在分布式系统中生成全局唯一的ID 。Snowflake算法的核心思想是将一个64位的ID分成多个部分,每个部分表示不同的信息 。
Snowflake算法的ID结构如下:
0 - 0000000000 0000000000 0000000000 0000000000 0 - 00000 - 00000 - 000000000000
其中,第一部分是1位的标识位,表示正负数,一般为0 。接下来的41位是时间戳,表示生成ID的时间戳(毫秒级),可以使用当前时间减去一个固定的起始时间戳 。然后是10位的工作机器ID,表示机器的唯一标识,可以根据机器的IP地址或其他方式生成 。最后是12位的序列号 , 表示同一毫秒内生成的多个ID的序号 。Snowflake算法Java实现:
public class SnowflakeIdGenerator {// 起始的时间戳private final static long START_TIMESTAMP = 1609459200000L; // 2021-01-01 00:00:00// 每部分占用的位数private final static long SEQUENCE_BIT = 12; // 序列号占用的位数private final static long WORKER_BIT = 10; // 工作机器ID占用的位数private final static long TIMESTAMP_BIT = 41; // 时间戳占用的位数// 每部分的最大值private final static long MAX_SEQUENCE = ~(-1L << SEQUENCE_BIT);private final static long MAX_WORKER_ID = ~(-1L << WORKER_BIT);// 每部分向左的位移private final static long WORKER_LEFT = SEQUENCE_BIT;private final static long TIMESTAMP_LEFT = SEQUENCE_BIT + WORKER_BIT;private long workerId; // 工作机器IDprivate long sequence = 0L; // 序列号private long lastTimestamp = -1L; // 上次生成ID的时间戳public SnowflakeIdGenerator(long workerId) {if (workerId > MAX_WORKER_ID || workerId < 0) {throw new IllegalArgumentException("Worker ID can't be greater than " + MAX_WORKER_ID + " or less than 0");}this.workerId = workerId;}public synchronized long nextId() {long timestamp = System.currentTimeMillis();if (timestamp < lastTimestamp) {throw new RuntimeException("Clock moved backwards. Refusing to generate ID");}if (timestamp == lastTimestamp) {sequence = (sequence + 1) & MAX_SEQUENCE;if (sequence == 0) {timestamp = tilNextMillis(lastTimestamp);}} else {sequence = 0L;}lastTimestamp = timestamp;return ((timestamp - START_TIMESTAMP) << TIMESTAMP_LEFT)| (workerId << WORKER_LEFT)| sequence;}private long tilNextMillis(long lastTimestamp) {long timestamp = System.currentTimeMillis();while (timestamp <= lastTimestamp) {timestamp = System.currentTimeMillis();}return timestamp;}}
使用SnowflakeIdGenerator类生成唯一的ID,示例代码如下:public class MAIn {public static void main(String[] args) {SnowflakeIdGenerator idGenerator = new SnowflakeIdGenerator(1);long id = idGenerator.nextId();System.out.println("Generated ID: " + id);}}
雪花算法优缺点「优点」- 唯一性:雪花算法可以生成全局唯一的ID,每个ID都是独一无二的 , 不会重复 。
- 高性能:雪花算法生成ID的速度非常快,可以在短时间内生成大量的ID 。
- 可排序:雪花算法生成的ID是按照时间顺序递增的,可以根据ID的大小来判断生成的时间先后顺序 。
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