Java收集的雪花算法代码详解

什么是雪花算法？

雪花算法是一种能够帮助我们生成唯一ID的算法，由Twitter公司开发并在2010年开源。该算法的特点是高并发下不重复，适合在分布式系统中作为唯一ID的生成器。使用雪花算法可以有效减少分布式系统中因ID冲突造成的问题。

雪花算法的实现方式

雪花算法的实现方式如下：

1. 首先，雪花算法规定了一个64位的二进制数，

2. 将其分成如下几个部分：

   • 第一个部分为1位，固定为0，表示正数。

   • 第二个部分是41位的时间戳，表示生成ID的时间，精确到毫秒级别，可以使用System.currentTimeMillis()方法来获取。

   • 第三个部分是10位的机器标识符，可以通过机器的MAC地址或者其它唯一标识来获取，来保证每台机器拥有不同的标识符。

   • 第四个部分是12位的序列号，表示同一毫秒内生成的ID序号，可以使用AtomicLong类型的计数器来保证并发下的唯一性。

3. 将这四个部分按照顺序拼装成64位的二进制数，最后转换成10进制即可生成唯一ID。

Java实现示例

下面是Java语言实现的雪花算法示例代码：

public class SnowFlake {

    //开始时间戳（2019-10-01）
    private static final long START_STMP = 1569888000000L;

    //机器标识位数
    private static final long MACHINE_BIT = 10L;

    //序列号位数
    private static final long SEQUENCE_BIT = 12L;

    //时间戳移位数
    private static final long TIMESTMP_LEFT_BIT = MACHINE_BIT + SEQUENCE_BIT;

    //机器标识最大值
    private static final long MAX_MACHINE_NUM = -1L ^ (-1L << MACHINE_BIT);

    //机器标识
    private long machineId;

    //序列号
    private long sequence = 0L;

    //上次生成ID的时间戳
    private long lastStmp = -1L;

    public SnowFlake(long machineId) {
        if(machineId > MAX_MACHINE_NUM || machineId < 0) {
            throw new IllegalArgumentException("machineId can't be greater than " + MAX_MACHINE_NUM + " or less than 0");
        }
        this.machineId = machineId;
    }

    public synchronized long nextId() {
        long currStmp = System.currentTimeMillis();
        if(currStmp < lastStmp) {
            throw new RuntimeException("Clock moved backwards.  Refusing to generate id");
        }
        if(currStmp == lastStmp) {
            sequence = (sequence + 1) & ((1 << SEQUENCE_BIT) - 1);
            if(sequence == 0) {
                currStmp = tillNextMillis(lastStmp);
            }
        }else {
            sequence = 0L;
        }
        lastStmp = currStmp;
        return ((currStmp - START_STMP) << TIMESTMP_LEFT_BIT) | (machineId << SEQUENCE_BIT) | sequence;
    }

    private long tillNextMillis(long lastStmp) {
        long currStmp = System.currentTimeMillis();
        while(currStmp <= lastStmp) {
            currStmp = System.currentTimeMillis();
        }
        return currStmp;
    }
}

使用该代码可以非常轻松地生成分布式系统中的唯一ID，例如：

public class TestSnowFlake {

    public static void main(String[] args) {
        SnowFlake snowFlake = new SnowFlake(1L);
        for(int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println(snowFlake.nextId());
        }
    }
}

执行以上Java代码后，将会在控制台输出10个唯一ID。

总结

通过学习本文，我们了解了雪花算法在分布式系统中的应用，以及Java语言实现的雪花算法代码。这些知识不仅能够提高我们的编程能力，而且将会在分布式系统开发中带来很大的便利。