Java雪花算法的實(shí)現(xiàn)詳解

雪花算法介紹
雪花算法(Snowflake)是一種分布式唯一ID生成算法,用于生成全局唯一的ID。它的設(shè)計目標(biāo)是在分布式系統(tǒng)中生成ID,保證ID的唯一性、有序性和趨勢遞增。雪花算法的核心思想是將一個64位的ID分成多個部分,分別表示不同的信息。
雪花算法的優(yōu)點(diǎn)是生成的ID具有趨勢遞增的特性,可以保證在分布式系統(tǒng)中生成的ID的有序性。同時,由于使用了時間戳,可以根據(jù)ID的時間戳信息進(jìn)行排序和查詢。
使用雪花算法生成的ID通常是一個64位的整數(shù),可以根據(jù)需要進(jìn)行轉(zhuǎn)換和展示。在Java等編程語言中,可以使用相應(yīng)的庫或工具來生成雪花算法的ID。
雪花算法組成
時間戳(Timestamp):使用41位來表示,精確到毫秒級別。可以使用一個起始時間,然后每個毫秒自增生成唯一的時間戳。
機(jī)器ID(Machine ID):使用10位來表示,可以根據(jù)需要分配給不同的機(jī)器或節(jié)點(diǎn)。這樣可以保證每個節(jié)點(diǎn)生成的ID都是唯一的。
序列號(Sequence Number):使用12位來表示,每個節(jié)點(diǎn)每毫秒可以生成4096個不同的序列號。當(dāng)同一毫秒內(nèi)生成的序列號超過4096時,會等待下一毫秒再繼續(xù)生成。
通過將時間戳、機(jī)器ID和序列號組合在一起,就可以生成一個全局唯一的ID。這種算法可以在分布式系統(tǒng)中生成唯一的ID,保證了高并發(fā)環(huán)境下的唯一性和有序性。
雪花算法實(shí)現(xiàn)
雪花算法(Snowflake)是一種分布式唯一ID生成算法,它可以在分布式系統(tǒng)中生成全局唯一的ID。Snowflake算法的核心思想是將一個64位的ID分成多個部分,每個部分表示不同的信息。
Snowflake算法的ID結(jié)構(gòu)如下:
0 - 0000000000 0000000000 0000000000 0000000000 0 - 00000 - 00000 - 000000000000
其中,第一部分是1位的標(biāo)識位,表示正負(fù)數(shù),一般為0。接下來的41位是時間戳,表示生成ID的時間戳(毫秒級),可以使用當(dāng)前時間減去一個固定的起始時間戳。然后是10位的工作機(jī)器ID,表示機(jī)器的唯一標(biāo)識,可以根據(jù)機(jī)器的IP地址或其他方式生成。最后是12位的序列號,表示同一毫秒內(nèi)生成的多個ID的序號。
Snowflake算法Java實(shí)現(xiàn):
public class SnowflakeIdGenerator {
// 起始的時間戳
private final static long START_TIMESTAMP = 1609459200000L; // 2021-01-01 00:00:00
// 每部分占用的位數(shù)
private final static long SEQUENCE_BIT = 12; // 序列號占用的位數(shù)
private final static long WORKER_BIT = 10; // 工作機(jī)器ID占用的位數(shù)
private final static long TIMESTAMP_BIT = 41; // 時間戳占用的位數(shù)
// 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; // 工作機(jī)器ID
private long sequence = 0L; // 序列號
private long lastTimestamp = -1L; // 上次生成ID的時間戳
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類生成唯一的ID,示例代碼如下:
public class Main {
public static void main(String[] args) {
SnowflakeIdGenerator idGenerator = new SnowflakeIdGenerator(1);
long id = idGenerator.nextId();
System.out.println("Generated ID: " + id);
}
}
雪花算法優(yōu)缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)
唯一性:雪花算法可以生成全局唯一的ID,每個ID都是獨(dú)一無二的,不會重復(fù)。
高性能:雪花算法生成ID的速度非??欤梢栽诙虝r間內(nèi)生成大量的ID。
可排序:雪花算法生成的ID是按照時間順序遞增的,可以根據(jù)ID的大小來判斷生成的時間先后順序。
分布式:雪花算法可以在分布式系統(tǒng)中使用,不同的節(jié)點(diǎn)可以獨(dú)立生成ID,不會產(chǎn)生沖突。
缺點(diǎn)
依賴系統(tǒng)時鐘:雪花算法的唯一性依賴于系統(tǒng)時鐘的準(zhǔn)確性,如果系統(tǒng)時鐘發(fā)生回?fù)芑蛘卟煌?,可能會?dǎo)致生成的ID重復(fù)。
時鐘回?fù)軉栴}:如果系統(tǒng)時鐘發(fā)生回?fù)?,可能會?dǎo)致生成的ID比之前生成的ID小,這會破壞ID的遞增順序。
時鐘同步問題:在分布式系統(tǒng)中,不同節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)時鐘可能存在不同步的情況,這可能會導(dǎo)致生成的ID不是全局唯一的。
有限的并發(fā)性:雪花算法中的每個部分(時間戳、機(jī)器ID、序列號)都有一定的位數(shù)限制,這限制了并發(fā)生成ID的數(shù)量。
雪花算法是一種簡單高效的分布式唯一ID生成算法,但在特定情況下可能會存在一些問題,需要根據(jù)具體的應(yīng)用場景來選擇合適的ID生成算法。
以上就是Java雪花算法的實(shí)現(xiàn)詳解的詳細(xì)內(nèi)容,更多關(guān)于Java雪花算法的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章!
- Java實(shí)現(xiàn)雪花算法(snowflake)
- Java實(shí)現(xiàn)雪花算法的原理
- java算法之靜態(tài)內(nèi)部類實(shí)現(xiàn)雪花算法
- 帶你入門java雪花算法原理
- Java實(shí)現(xiàn)雪花算法的原理和實(shí)戰(zhàn)教程
- java實(shí)現(xiàn)雪花算法ID生成器工具類
- Java雪花算法的原理和實(shí)現(xiàn)方法
- Java使用雪花算法生成唯一ID的實(shí)現(xiàn)示例
- java中使用雪花算法(Snowflake)為分布式系統(tǒng)生成全局唯一ID代碼示例
- Java分布式ID中Snowflake雪花算法應(yīng)用實(shí)現(xiàn)
相關(guān)文章
Java學(xué)習(xí)常用包(類)之java.util包詳解
這篇文章主要介紹了Java學(xué)習(xí)常用包(類)之java.util包的相關(guān)資料,Java.util包是Java標(biāo)準(zhǔn)類庫的重要組成部分,包含集合框架、日期時間類、事件模型、隨機(jī)數(shù)生成器等實(shí)用工具類,集合框架提供了多種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法,需要的朋友可以參考下2024-10-10
SpringBoot定時任務(wù)兩種(Spring Schedule 與 Quartz 整合 )實(shí)現(xiàn)方法
本篇文章主要介紹了SpringBoot定時任務(wù)兩種(Spring Schedule 與 Quartz 整合 )實(shí)現(xiàn)方法,詳細(xì)的介紹了Spring Schedule 與 Quartz 整合的兩種方法,有興趣的可以了解一下。2017-03-03
SpringDataJpa多表操作的實(shí)現(xiàn)
開發(fā)過程中會有很多多表的操作,他們之間有著各種關(guān)系,本文主要介紹了SpringDataJpa多表操作的實(shí)現(xiàn),具有一定的參考價值,感興趣的小伙伴們可以參考一下2021-11-11
Java8深入學(xué)習(xí)系列(二)函數(shù)式編程
函數(shù)式編程,這個詞語由兩個名詞構(gòu)成,函數(shù),編程。編程這個詞我就不用解釋了,大家都是做這個的。函數(shù),其實(shí)單獨(dú)抽離出來這個詞語,也并不陌生,那二者組合后的到底是什么呢,下面這篇文章主要給大家介紹了關(guān)于Java8函數(shù)式編程的相關(guān)資料,需要的朋友可以參考下。2017-08-08
SpringBoot整合flyway實(shí)現(xiàn)自動創(chuàng)建表的方法
這篇文章主要介紹了SpringBoot整合flyway實(shí)現(xiàn)自動創(chuàng)建表的方法,本文通過實(shí)例代碼給大家介紹的非常詳細(xì),對大家的學(xué)習(xí)或工作具有一定的參考借鑒價值,需要的朋友可以參考下2021-03-03
Spring Boot+Nginx實(shí)現(xiàn)大文件下載功能
相信很多小伙伴,在日常開放中都會遇到大文件下載的情況,大文件下載方式也有很多,比如非常流行的分片下載、斷點(diǎn)下載;當(dāng)然也可以結(jié)合Nginx來實(shí)現(xiàn)大文件下載,在中小項(xiàng)目非常適合使用,這篇文章主要介紹了Spring Boot結(jié)合Nginx實(shí)現(xiàn)大文件下載,需要的朋友可以參考下2024-05-05
springboot實(shí)現(xiàn)微信掃碼登錄的項(xiàng)目實(shí)踐
微信掃碼功能是目前第三方登錄常見功能,前不久有個項(xiàng)目剛好用上,本文主要介紹了springboot實(shí)現(xiàn)微信掃碼登錄的項(xiàng)目實(shí)踐,具有一定的參考價值,感興趣的可以了解一下2023-10-10

