Twitter Snowflake 生成惟一id java版本

  1 /**
  2  * Twitter_Snowflake<br>
  3  * SnowFlake的結構以下(每部分用-分開):<br>
  4  * 0 - 0000000000 0000000000 0000000000 0000000000 0 - 00000 - 00000 -
  5  * 000000000000 <br>
  6  * 1位標識，因爲long基本類型在Java中是帶符號的，最高位是符號位，正數是0，負數是1，因此id通常是正數，最高位是0<br>
  7  * 41位時間截(毫秒級)，注意，41位時間截不是存儲當前時間的時間截，而是存儲時間截的差值（當前時間截 - 開始時間截)
  8  * 獲得的值），這裏的的開始時間截，通常是咱們的id生成器開始使用的時間
  9  * ，由咱們程序來指定的（以下下面程序IdWorker類的startTime屬性）。41位的時間截，可使用69年，年T = (1L << 41) /
 10  * (1000L * 60 * 60 * 24 * 365) = 69<br>
 11  * 10位的數據機器位，能夠部署在1024個節點，包括5位datacenterId和5位workerId<br>
 12  * 12位序列，毫秒內的計數，12位的計數順序號支持每一個節點每毫秒(同一機器，同一時間截)產生4096個ID序號<br>
 13  * 加起來恰好64位，爲一個Long型。<br>
 14  * SnowFlake的優勢是，總體上按照時間自增排序，而且整個分佈式系統內不會產生ID碰撞(由數據中心ID和機器ID做區分)，而且效率較高，經測試，
 15  * SnowFlake每秒可以產生26萬ID左右。
 16  */
 17 public class SnowflakeIdWorker {
 18 
 19     /** 開始時間截 (2015-01-01) */
 20     private final long twepoch = 1420041600000L;
 21 
 22     /** 機器id所佔的位數 */
 23     private final long workerIdBits = 5L;
 24 
 25     /** 數據標識id所佔的位數 */
 26     private final long datacenterIdBits = 5L;
 27 
 28     /** 支持的最大機器id，結果是31 (這個移位算法能夠很快的計算出幾位二進制數所能表示的最大十進制數) */
 29     private final long maxWorkerId = -1L ^ (-1L << workerIdBits);
 30 
 31     /** 支持的最大數據標識id，結果是31 */
 32     private final long maxDatacenterId = -1L ^ (-1L << datacenterIdBits);
 33 
 34     /** 序列在id中佔的位數 */
 35     private final long sequenceBits = 12L;
 36 
 37     /** 機器ID向左移12位 */
 38     private final long workerIdShift = sequenceBits;
 39 
 40     /** 數據標識id向左移17位(12+5) */
 41     private final long datacenterIdShift = sequenceBits + workerIdBits;
 42 
 43     /** 時間截向左移22位(5+5+12) */
 44     private final long timestampLeftShift = sequenceBits + workerIdBits
 45             + datacenterIdBits;
 46 
 47     /** 生成序列的掩碼，這裏爲4095 (0b111111111111=0xfff=4095) */
 48     private final long sequenceMask = -1L ^ (-1L << sequenceBits);
 49 
 50     /** 工做機器ID(0~31) */
 51     private long workerId;
 52 
 53     /** 數據中心ID(0~31) */
 54     private long datacenterId;
 55 
 56     /** 毫秒內序列(0~4095) */
 57     private long sequence = 0L;
 58 
 59     /** 上次生成ID的時間截 */
 60     private long lastTimestamp = -1L;
 61 
 62     /**
 63      * 構造函數
 64      * 
 65      * @param workerId
 66      *            工做ID (0~31)
 67      * @param datacenterId
 68      *            數據中心ID (0~31)
 69      */
 70     public SnowflakeIdWorker(long workerId, long datacenterId) {
 71         if (workerId > maxWorkerId || workerId < 0) {
 72             throw new IllegalArgumentException(String.format(
 73                     "worker Id can't be greater than %d or less than 0",
 74                     maxWorkerId));
 75         }
 76         if (datacenterId > maxDatacenterId || datacenterId < 0) {
 77             throw new IllegalArgumentException(String.format(
 78                     "datacenter Id can't be greater than %d or less than 0",
 79                     maxDatacenterId));
 80         }
 81         this.workerId = workerId;
 82         this.datacenterId = datacenterId;
 83     }
 84 
 85     public SnowflakeIdWorker() {
 86     };
 87 
 88     /**
 89      * 得到下一個ID (該方法是線程安全的)
 90      * 
 91      * @return SnowflakeId
 92      */
 93     public synchronized long nextId() {
 94         long timestamp = timeGen();
 95 
 96         // 若是當前時間小於上一次ID生成的時間戳，說明系統時鐘回退過這個時候應當拋出異常
 97         if (timestamp < lastTimestamp) {
 98             throw new RuntimeException(
 99                     String.format(
100                             "Clock moved backwards.  Refusing to generate id for %d milliseconds",
101                             lastTimestamp - timestamp));
102         }
103 
104         // 若是是同一時間生成的，則進行毫秒內序列
105         if (lastTimestamp == timestamp) {
106             sequence = (sequence + 1) & sequenceMask;
107             // 毫秒內序列溢出
108             if (sequence == 0) {
109                 // 阻塞到下一個毫秒,得到新的時間戳
110                 timestamp = tilNextMillis(lastTimestamp);
111             }
112         }
113         // 時間戳改變，毫秒內序列重置
114         else {
115             sequence = 0L;
116         }
117 
118         // 上次生成ID的時間截
119         lastTimestamp = timestamp;
120 
121         // 移位並經過或運算拼到一塊兒組成64位的ID
122         return ((timestamp - twepoch) << timestampLeftShift) //
123                 | (datacenterId << datacenterIdShift) //
124                 | (workerId << workerIdShift) //
125                 | sequence;
126     }
127 
128     /**
129      * 阻塞到下一個毫秒，直到得到新的時間戳
130      * 
131      * @param lastTimestamp
132      *            上次生成ID的時間截
133      * @return 當前時間戳
134      */
135     protected long tilNextMillis(long lastTimestamp) {
136         long timestamp = timeGen();
137         while (timestamp <= lastTimestamp) {
138             timestamp = timeGen();
139         }
140         return timestamp;
141     }
142 
143     /**
144      * 返回以毫秒爲單位的當前時間
145      * 
146      * @return 當前時間(毫秒)
147      */
148     protected long timeGen() {
149         return System.currentTimeMillis();
150     }
151 
152     /** 測試 */
153     public static void main(String[] args) {
154         SnowflakeIdWorker idWorker = new SnowflakeIdWorker(0, 0);
155         for (int i = 0; i < 100000; i++) {
156             long id = idWorker.nextId();
157             System.out.println(Long.toBinaryString(id));
158             System.out.println(id);
159         }
160     }
161 
162 }