C# Guid长度雪花简单生成器的示例代码

下面是针对如何编写C# Guid长度的雪花简单生成器的攻略。

1. 为何选择C# Guid

C# Guid（全称为全球唯一标识符）是一个128位的数字，由字母和数字构成，它具备全局唯一性，即全球内任意两个Guid的相同概率是非常低的。因此，我们可以利用Guid生成唯一字符串，例如用户ID、订单编号等。

2. 如何生成雪花ID

雪花ID是一种Twitter开源的生成分布式唯一ID的算法，可以在分布式系统中生成全局唯一ID，其算法是基于时间戳实现。每次生成ID时，将当前时间戳拼接其它固定的信息（如机器IP、PID等），再通过Hash等算法进行混淆，最终生成一个64位长整数。

将雪花ID生成的64位长整数转化为字符串，再以Guid的方式进行排版，即可生成所需的雪花ID。

下面是示例代码：

using System;
using System.Security.Cryptography;
using System.Text;

namespace Snowflake
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Snowflake snowflake = new Snowflake(0, 0);
            Console.WriteLine(GuidFromSnowflake(snowflake.NextId()));
        }

        public static Guid GuidFromSnowflake(long id)
        {
            return new Guid(
                BitConverter.GetBytes(id >> 48 & 0xFFFF),
                BitConverter.GetBytes(id >> 32 & 0xFFFF),
                BitConverter.GetBytes(id >> 16 & 0xFFFF),
                BitConverter.GetBytes(id & 0xFFFF));
        }
    }

    public class Snowflake
    {
        private long workerId;
        private long datacenterId;
        private long sequence = 0L;
        private long lastTimestamp = -1L;
        private static long twepoch = 1288834974657L;

        public Snowflake(long workerId, long datacenterId)
        {
            if (workerId > maxWorkerId || workerId < 0)
            {
                throw new Exception("worker Id can't be greater than " + maxWorkerId + " or less than 0");
            }
            if (datacenterId > maxDatacenterId || datacenterId < 0)
            {
                throw new Exception("datacenter Id can't be greater than " + maxDatacenterId + " or less than 0");
            }
            this.workerId = workerId;
            this.datacenterId = datacenterId;
        }

        private static long workerIdBits = 5L;
        private static long datacenterIdBits = 5L;
        private static long maxWorkerId = -1L ^ -1L << (int)workerIdBits;
        private static long maxDatacenterId = -1L ^ -1L << (int)datacenterIdBits;
        private static long sequenceBits = 12L;
        private static long workerIdShift = sequenceBits;
        private static long datacenterIdShift = sequenceBits + workerIdBits;
        private static long timestampLeftShift = sequenceBits + workerIdBits + datacenterIdBits;
        private static long sequenceMask = -1L ^ -1L << (int)sequenceBits;

        private static long GetTimestamp()
        {
            return (long)(DateTime.UtcNow - new DateTime(1970, 1, 1, 0, 0, 0, DateTimeKind.Utc)).TotalMilliseconds;
        }

        public long NextId()
        {
            lock (this)
            {
                long timestamp = GetTimestamp();
                if (timestamp < lastTimestamp)
                {
                    throw new Exception("Clock moved backwards. Refusing to generate id for " + (lastTimestamp - timestamp) + " milliseconds");
                }
                if (lastTimestamp == timestamp)
                {
                    sequence = (sequence + 1) & sequenceMask;
                    if (sequence == 0)
                    {
                        timestamp = TilNextMillis(lastTimestamp);
                    }
                }
                else
                {
                    sequence = 0L;
                }
                lastTimestamp = timestamp;
                return (timestamp - twepoch) << (int)timestampLeftShift |
                          datacenterId << (int)datacenterIdShift |
                          workerId << (int)workerIdShift |
                          sequence;
            }
        }

        private long TilNextMillis(long lastTimestamp)
        {
            long timestamp = GetTimestamp();
            while (timestamp <= lastTimestamp)
            {
                timestamp = GetTimestamp();
            }
            return timestamp;
        }
    }
}

上述代码通过 Snowflake 算法实现了雪花ID的生成。我们创建了一个 Snowflake 的类，构造函数接收两个参数：workerId，datacenterId。在 NextId() 方法内部，我们通过 lock 机制对 ID 进行互斥操作，确保在多线程环境下不会生成重复的ID。

3. 示例说明

示例 1：

我们可以根据上述代码编写一个控制台应用程序，用于生成雪花ID，并输出其所对应的Guid。

在控制台中输入以下命令：

Snowflake snowflake = new Snowflake(0, 0);
Console.WriteLine(GuidFromSnowflake(snowflake.NextId()));

运行控制台应用程序，可看到所生成的雪花ID的Guid。

示例 2：

将上述代码封装成一个简单的 Web API，通过 HTTP 请求访问，返回所生成的雪花ID的Guid。

使用 Visual Studio 创建一个 ASP.NET Core Web API 应用程序，并在控制器类中接收 HTTP 请求。示例如下：

using System;
using Microsoft.AspNetCore.Mvc;

namespace SnowflakeWebAPI.Controllers
{
    [ApiController]
    [Route("[controller]")]
    public class SnowflakeController : ControllerBase
    {
        private Snowflake snowflake = new Snowflake(0, 0);

        [HttpGet]
        public IActionResult Get()
        {
            return Ok(new {
                guid = GuidFromSnowflake(snowflake.NextId())
            });
        }

        private static Guid GuidFromSnowflake(long id)
        {
            return new Guid(
                BitConverter.GetBytes(id >> 48 & 0xFFFF),
                BitConverter.GetBytes(id >> 32 & 0xFFFF),
                BitConverter.GetBytes(id >> 16 & 0xFFFF),
                BitConverter.GetBytes(id & 0xFFFF));
        }

        class Snowflake
        {
            // ...
        }
    }
}

在浏览器或任意 HTTP 客户端工具中输入 URL：http://localhost:5000/snowflake，即可看到所生成的雪花ID的Guid。

总结

在本篇攻略中，我们详细讲解了如何使用 C# Guid 实现雪花ID的生成器，并提供了两条示例说明。这个生成器是在分布式系统中生成全局唯一ID的理想选择。