Java中生成唯一ID的方法示例
有時(shí)我們不依賴于數(shù)據(jù)庫(kù)中自動(dòng)遞增的字段產(chǎn)生唯一ID,比如多表同一字段需要統(tǒng)一一個(gè)唯一ID,這時(shí)就需要用程序來生成一個(gè)唯一的全局ID。
UUID
從Java 5開始, UUID 類提供了一種生成唯一ID的簡(jiǎn)單方法。UUID是通用唯一識(shí)別碼 (Universally Unique Identifier)的縮寫,UUID來源于OSF(Open Software Foundation,開源軟件基金會(huì))的DCE(Distributed Computing Environment,分布式計(jì)算環(huán)境)規(guī)范。UUID 的目的,是讓分布式系統(tǒng)中的所有元素,都能有唯一的辨識(shí)資訊,而不需要透過中央控制端來做辨識(shí)資訊的指定。如此一來,每個(gè)人都可以建立不與其它人沖突的 UUID。
UUID是一個(gè)128bit的數(shù)字,也可以表現(xiàn)為32個(gè)16進(jìn)制的字符(每個(gè)字符0-F的字符代表4bit),中間用"-"分割。
- 時(shí)間戳+UUID版本號(hào): 分三段占16個(gè)字符(60bit+4bit),
- Clock Sequence號(hào)與保留字段:占4個(gè)字符(13bit+3bit),
- 節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí):占12個(gè)字符(48bit),
UUID的唯一缺陷在于生成的結(jié)果串會(huì)比較長(zhǎng)。
public class GenerateUUID { public static final void main(String... args) { // generate random UUIDs UUID idOne = UUID.randomUUID(); UUID idTwo = UUID.randomUUID(); log("UUID One: " + idOne); log("UUID Two: " + idTwo); } private static void log(Object object) { System.out.println(String.valueOf(object)); } }
結(jié)果為
UUID One: 6b193443-b95d-4462-9902-a6455ebc56d6
UUID Two: 4ef9b375-839b-4150-8f31-1ed85fab63fd
隨機(jī)數(shù)的哈希值
此方法使用SecureRandom和MessageDigest:
- 啟動(dòng)時(shí),初始化SecureRandom (這可能是一個(gè)冗長(zhǎng)的操作)
- 使用 SecureRandom生成一個(gè)隨機(jī)數(shù)
- 創(chuàng)建一個(gè)MessageDigest,使用某種摘要算法
- 將MessageDigest返回的byte[]編碼為某種可接受的文本形式
- 檢查結(jié)果是否已經(jīng)被使用;如果尚未使用,則適合作為唯一標(biāo)識(shí)符
MessageDigest類是適合于產(chǎn)生任意數(shù)據(jù)的“單向散列”。
public class GenerateId { public static void main(String... arguments) { try { SecureRandom prng = SecureRandom.getInstance("SHA1PRNG"); String randomNum = Integer.valueOf(prng.nextInt()).toString(); MessageDigest sha = MessageDigest.getInstance("SHA-1"); byte[] result = sha.digest(randomNum.getBytes()); System.out.println("Random number: " + randomNum); System.out.println("Message digest: " + hexEncode(result)); } catch (NoSuchAlgorithmException ex) { System.err.println(ex); } } static private String hexEncode(byte[] input) { StringBuilder result = new StringBuilder(); char[] digits = {'0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9', 'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f'}; for (int idx = 0; idx < input.length; ++idx) { byte b = input[idx]; result.append(digits[(b & 0xf0) >> 4]); result.append(digits[b & 0x0f]); } return result.toString(); } }
結(jié)果為
Random number: -2017013782
Message digest: 2c3bba8d4dbd3699648c5909685d21f9c64b6a8a
Twitter的snowflake
twitter的一個(gè)全局唯一id生成器,結(jié)果是一個(gè)long型的ID。
- 正數(shù)位(1bit):一個(gè)符號(hào)位,永遠(yuǎn)是0。
- 時(shí)間戳(41bit) :自從2012年以來的毫秒數(shù),能撐139年。
- 自增序列(12bit,最大值4096):毫秒之內(nèi)的自增,過了一毫秒會(huì)重新置0。
- DataCenter ID (5 bit, 最大值32):配置值,支持多機(jī)房。
- Worker ID ( 5 bit, 最大值32),配置值,一個(gè)機(jī)房里最多32個(gè)機(jī)器。
Snowflake算法的變化
Snowflake算法生成的唯一ID為long型數(shù)值,但如果想在應(yīng)用中使用int類型的自增ID的話可以做些調(diào)整。
時(shí)間戳改為分鐘(25bit),自增序列(7bit)。自增序列最大值128,在一分鐘內(nèi)會(huì)不夠使用??梢圆捎妙A(yù)支方式取下一分鐘。
此方式只適用于一個(gè)單體應(yīng)用,不適合分布式系統(tǒng)。
/** * @ClassName: SnowflakeIdWorker3rd * @Description:snowflake算法改進(jìn) * @author: wanghao * @date: 2019年12月13日 下午12:50:47 * @version V1.0 * * 將產(chǎn)生的Id類型更改為Integer 32bit <br> * 把時(shí)間戳的單位改為分鐘,使用25個(gè)比特的時(shí)間戳(分鐘) <br> * 去掉機(jī)器ID和數(shù)據(jù)中心ID <br> * 7個(gè)比特作為自增值,即2的7次方等于128。 */ public class SnowflakeIdWorker3rd { /** 開始時(shí)間戳 (2019-01-01) */ private final int twepoch = 25771200;// 1546272000000L/1000/60; /** 序列在id中占的位數(shù) */ private final long sequenceBits = 7L; /** 時(shí)間截向左移7位 */ private final long timestampLeftShift = sequenceBits; /** 生成序列的掩碼,這里為127 */ private final int sequenceMask = -1 ^ (-1 << sequenceBits); /** 分鐘內(nèi)序列(0~127) */ private int sequence = 0; private int laterSequence = 0; /** 上次生成ID的時(shí)間戳 */ private int lastTimestamp = -1; private final MinuteCounter counter = new MinuteCounter(); /** 預(yù)支時(shí)間標(biāo)志位 */ boolean isAdvance = false; // ==============================Constructors===================================== public SnowflakeIdWorker3rd() { } // ==============================Methods========================================== /** * 獲得下一個(gè)ID (該方法是線程安全的) * * @return SnowflakeId */ public synchronized int nextId() { int timestamp = timeGen(); // 如果當(dāng)前時(shí)間小于上一次ID生成的時(shí)間戳,說明系統(tǒng)時(shí)鐘回退過這個(gè)時(shí)候應(yīng)當(dāng)拋出異常 if (timestamp < lastTimestamp) { throw new RuntimeException(String.format( "Clock moved backwards. Refusing to generate id for %d milliseconds", lastTimestamp - timestamp)); } if(timestamp > counter.get()) { counter.set(timestamp); isAdvance = false; } // 如果是同一時(shí)間生成的,則進(jìn)行分鐘內(nèi)序列 if (lastTimestamp == timestamp || isAdvance) { if(!isAdvance) { sequence = (sequence + 1) & sequenceMask; } // 分鐘內(nèi)自增列溢出 if (sequence == 0) { // 預(yù)支下一個(gè)分鐘,獲得新的時(shí)間戳 isAdvance = true; int laterTimestamp = counter.get(); if (laterSequence == 0) { laterTimestamp = counter.incrementAndGet(); } int nextId = ((laterTimestamp - twepoch) << timestampLeftShift) // | laterSequence; laterSequence = (laterSequence + 1) & sequenceMask; return nextId; } } // 時(shí)間戳改變,分鐘內(nèi)序列重置 else { sequence = 0; laterSequence = 0; } // 上次生成ID的時(shí)間截 lastTimestamp = timestamp; // 移位并通過或運(yùn)算拼到一起組成32位的ID return ((timestamp - twepoch) << timestampLeftShift) // | sequence; } /** * 返回以分鐘為單位的當(dāng)前時(shí)間 * * @return 當(dāng)前時(shí)間(分鐘) */ protected int timeGen() { String timestamp = String.valueOf(System.currentTimeMillis() / 1000 / 60); return Integer.valueOf(timestamp); } // ==============================Test============================================= /** 測(cè)試 */ public static void main(String[] args) { SnowflakeIdWorker3rd idWorker = new SnowflakeIdWorker3rd(); for (int i = 0; i < 1000; i++) { long id = idWorker.nextId(); System.out.println(i + ": " + id); } } }
public class MinuteCounter { private static final int MASK = 0x7FFFFFFF; private final AtomicInteger atom; public MinuteCounter() { atom = new AtomicInteger(0); } public final int incrementAndGet() { return atom.incrementAndGet() & MASK; } public int get() { return atom.get() & MASK; } public void set(int newValue) { atom.set(newValue & MASK); } }
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