java算法之静态内部类实现雪花算法

下面我来为您详细讲解Java算法之静态内部类实现雪花算法的完整攻略。

什么是雪花算法

雪花算法是分布式系统中生成唯一ID的一种算法，其核心思想是在64位的二进制数中，用前41位作为时间戳，后23位作为机器标识和序列号，从而可以实现在分布式系统中生成唯一ID。

静态内部类实现雪花算法

算法设计思路

1. 定义一个类Snowflake，其构造方法接收两个参数：机器ID和数据中心ID；
2. 声明一个静态内部类IdGenerator，在其内部实现生成ID的算法；
3. 在IdGenerator中定义两个静态变量：sequence和lastTimestamp，分别用于存储序列号和上次生成ID的时间戳；
4. 在IdGenerator中定义一个generate()方法，根据时间戳、机器ID和序列号生成唯一ID；
5. 在Snowflake类中调用IdGenerator.generate()方法来生成唯一ID。

代码实现示例

public class Snowflake {
    private final long machineId; // 机器标识
    private final long datacenterId; // 数据中心标识

    public Snowflake(long machineId, long datacenterId) {
        if (machineId > MAX_MACHINE_NUM || machineId < 0) {
            throw new IllegalArgumentException("Invalid machineId: " + machineId);
        }
        if (datacenterId > MAX_DATACENTER_NUM || datacenterId < 0) {
            throw new IllegalArgumentException("Invalid datacenterId: " + datacenterId);
        }
        this.machineId = machineId;
        this.datacenterId = datacenterId;
    }

    public long nextId() {
        return IdGenerator.generate(machineId, datacenterId);
    }

    private static class IdGenerator {
        private static long sequence = 0L;// 序列号
        private static long lastTimestamp = -1L;// 上次生成ID的时间戳

        static synchronized long generate(long machineId, long datacenterId) {
            long timestamp = timeGen();// 当前时间戳
            if (timestamp < lastTimestamp) {
                throw new RuntimeException("Invalid timestamp: " + timestamp + " < " + lastTimestamp);
            } else if (timestamp == lastTimestamp) {
                sequence = (sequence + 1) & MAX_SEQUENCE_NUM;
                if (sequence == 0) {
                    // 当序列号溢出时，需要等待下一毫秒的时间戳
                    timestamp = tilNextMillis(lastTimestamp);
                }
            } else {
                sequence = 0L;
            }
            lastTimestamp = timestamp;
            return ((timestamp - START_TIME) << TIMESTAMP_SHIFT) | (datacenterId << DATACENTER_SHIFT) | 
                    (machineId << MACHINE_SHIFT) | sequence;
        }

        private static long tilNextMillis(long lastTimestamp) {
            long timestamp = timeGen();
            while (timestamp <= lastTimestamp) {
                timestamp = timeGen();
            }
            return timestamp;
        }

        private static long timeGen() {
            return System.currentTimeMillis();
        }
    }
}

示例说明

1. 调用示例：

Snowflake snowflake = new Snowflake(1, 1);// 以机器ID为1，数据中心ID为1初始化
long id = snowflake.nextId();
System.out.println("生成的唯一ID为：" + id);

1. 运行结果示例：

生成的唯一ID为：33568007669452801

以上就是Java算法之静态内部类实现雪花算法的完整攻略。

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