雪花ID生成规则

EFPN • 2024-11-07 09:50 • 编程

一、雪花ID简介

雪花ID是Twitter开源的分布式ID生成算法，采用信息耗尽式算法，生成的id不会重复，可以根据时间戳、机器id、序列号等信息生成64位的长整型ID。雪花ID是一个非常流行的分布式ID生成算法，其底层依赖于一个64位的long型变量，可以通过位运算等方式将long型变量表示成字符串形式的ID号，以此实现唯一ID的生成。

二、雪花ID组成部分

雪花ID组成的64位就是一个long型的数字，从二进制的角度来看，这个数字上有五部分构成:

1.首位是符号位(1bit)，生成的ID恒为正数，所以这个位的值始终是0。
2.接下来的41位是时间戳, 表示生成的时间戳(毫秒级)。
3.然后是5位数据中心标识ID和5位进程标识ID，表示在两部分信息中的机器ID标识，15位的机器编号支持的节点数达到32768个机器节点。
4.紧接着是10位序列号，表示同一机器同一毫秒内生成的不同ID序号，同时支持单机每毫秒的ID数达到1024个。

通过这样的方式组装成一个64位的long型变量。

三、雪花ID生成的可靠性

雪花ID是满足以下需求的：

1.全局唯一，时间戳(包括序列号)相同的id不会重复。
2.趋势递增，因为采用时间戳作为生成信息，所以生成的ID越来越大。
3.信息安全，序列号占了10位，理论上每个时间戳里的序列号最大可以达到1024，如果超过了这个限制，程序会自旋等待下一个毫秒再生成ID。
4.高可用，如果发生时钟回拨，可以通过程序自旋等待后续时钟进行补偿。

四、雪花ID生成步骤

为了更好地理解雪花ID生成规则，我们可以将其步骤总结如下：

1.时间戳部分


    long timestamp = System.currentTimeMillis();

时间戳部分采用当前时间毫秒级别的时间戳，占用41位。

2.数据中心、机器标识部分


    long datacenterId = 1L;
    long machineId = 2L;

数据中心和机器标识这两部分都是采用配置的方式来实现，占用10位。

3.序列号部分


    long sequence = 0L;
    long lastTimestamp = -1L;
    while (true) {
        long nowTimestamp = System.currentTimeMillis();
        if (nowTimestamp < lastTimestamp) {
            throw new RuntimeException("雪花ID系统时钟回退异常,请及时处理！");
        }
        if (nowTimestamp == lastTimestamp) {
            sequence = (sequence + 1) & maxSequence;
            if (sequence == 0) {
                nowTimestamp = waitNextMillisecond(lastTimestamp);
            }
        } else {
            sequence = 0L;
        }
        lastTimestamp = nowTimestamp;
        return ((nowTimestamp - twepoch) << timestampShift) |
                (datacenterId << datacenterIdShift) |
                (machineId << machineIdShift) | sequence;
    }

序列号部分采用循环累加的方式实现，可实现每毫秒1024个不同的序列号，占用10位。

五、雪花ID生成总结

雪花ID是一种很好的分布式ID生成算法，其基于时间戳、机器ID、序列号等信息生成唯一的64位ID。同时，其在可靠性、趋势递增、信息安全以及高可用等方面表现出了极佳的效果，并且也有着较为简洁易懂的生成规则。我们在实际项目中常常会使用到这种方式来生成唯一ID，哈哈，不过要注意时钟回拨问题哦~

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