雪花ID生成規則

一、雪花ID簡介

雪花ID是Twitter開源的分布式ID生成算法，採用信息耗盡式算法，生成的id不會重複，可以根據時間戳、機器id、序列號等信息生成64位的長整型ID。雪花ID是一個非常流行的分布式ID生成算法，其底層依賴於一個64位的long型變量，可以通過位運算等方式將long型變量表示成字符串形式的ID號，以此實現唯一ID的生成。

二、雪花ID組成部分

雪花ID組成的64位就是一個long型的數字，從二進制的角度來看，這個數字上有五部分構成:

• 1.首位是符號位(1bit)，生成的ID恆為正數，所以這個位的值始終是0。
• 2.接下來的41位是時間戳, 表示生成的時間戳(毫秒級)。
• 3.然後是5位數據中心標識ID和5位進程標識ID，表示在兩部分信息中的機器ID標識，15位的機器編號支持的節點數達到32768個機器節點。
• 4.緊接着是10位序列號，表示同一機器同一毫秒內生成的不同ID序號，同時支持單機每毫秒的ID數達到1024個。

通過這樣的方式組裝成一個64位的long型變量。

三、雪花ID生成的可靠性

雪花ID是滿足以下需求的：

• 1.全局唯一，時間戳(包括序列號)相同的id不會重複。
• 2.趨勢遞增，因為採用時間戳作為生成信息，所以生成的ID越來越大。
• 3.信息安全，序列號佔了10位，理論上每個時間戳里的序列號最大可以達到1024，如果超過了這個限制，程序會自旋等待下一個毫秒再生成ID。
• 4.高可用，如果發生時鐘回撥，可以通過程序自旋等待後續時鐘進行補償。

四、雪花ID生成步驟

為了更好地理解雪花ID生成規則，我們可以將其步驟總結如下：

1. 1.時間戳部分

    long timestamp = System.currentTimeMillis();
    

時間戳部分採用當前時間毫秒級別的時間戳，佔用41位。

2. 2.數據中心、機器標識部分

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

數據中心和機器標識這兩部分都是採用配置的方式來實現，佔用10位。

3. 3.序列號部分

    long sequence = 0L;
    long lastTimestamp = -1L;
    while (true) {
        long nowTimestamp = System.currentTimeMillis();
        if (nowTimestamp < lastTimestamp) {
            throw new RuntimeException("雪花ID系統時鐘回退異常,請及時處理！");
        }
        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;
    }
    

序列號部分採用循環累加的方式實現，可實現每毫秒1024個不同的序列號，佔用10位。

五、雪花ID生成總結

雪花ID是一種很好的分布式ID生成算法，其基於時間戳、機器ID、序列號等信息生成唯一的64位ID。同時，其在可靠性、趨勢遞增、信息安全以及高可用等方面表現出了極佳的效果，並且也有着較為簡潔易懂的生成規則。我們在實際項目中常常會使用到這種方式來生成唯一ID，哈哈，不過要注意時鐘回撥問題哦~