一、背景
唯一 ID，每个人都不陌生，因为在很多场景下我们都会接触到，比如：-- 用户唯一标识
-- 订单唯一标识
-- 商品唯一标示 唯一 ID 的生成方式是有很多的，而且在不同的业务场景下，会有不同的生成需求，即没有任何一种 ID 的生成方式是最适合所有业务场景的。 所以说，脱离业务来谈的技术，都是耍流氓。
下文会分析一些分布式 ID 的生成方式以供参考。
二、分布式 ID —— UUID
UUID（Universally Unique Identifier）是通用的唯一识别码，开放软件基金会(OSF)规范定义了包括网卡MAC地址、时间戳、名字空间（Namespace）、随机或伪随机数、时序等元素。利用这些元素来生成UUID。 UUID 是由128位二进制组成，一般转换成十六进制，然后用 String 表示。 在 java 中有个 UUID 类，在他的注释中我们看见这里有 4 种不同的UUID的生成策略：
① 基于时间的； ② 基于 DCE 安全的； ③ 基于名称空间的； ④ 基于随机数的一般我们默认使用第四种，
另外，我们如果想研究更多的 UUID 的算法，附上传送门：http://www.ietf.org/rfc/rfc4122.txt
- 优点： 1、无序，即生成规则是无序的 2、本地生成，性能较高
缺点： 1、无序，因为无序带来的弊端是不能生成连续的数字 2、32 位的十六进制，只能使用 String 来存储，空间占用相对会多一点
三、分布式 ID —— 数据库主键自增
数据库主键自增比较简单，使用其实很方便，场景也相对比较广。 使用时只需要将字段设置为主键即可。- 优点： 1、简单，方便 2、排序和分页都很方便
缺点： 1、并发性不好，受限于数据库性能 2、稳定性不高，受限于数据库的服务，需担心数据库宕机 3、分库分表时会有问题，需要定制化开发区解决 4、业务量太明显，因为是自增的数字，所以业务量很容易被研究
所以，对于一些简单的业务场景，比如内部系统、to-B 的系统等，业务量并不高，使用数据库主键自增的方案为最佳。
四、分布式 ID —— redis
redis 是单线程的，可以充分保证原子性redis 中的俩命令一用便会：Incr 和 IncrBy
- 优点： 1、性能比数据库好 2、能满足自增的序列号
缺点： 1、由于是基于内存的数据库，所以有可能会存在数据丢失的情况，会导致 ID 重复 2、稳定性需担心，因为完全依赖于 redis
五、分布式 ID —— 雪花算法(Snowflake)
Snowflake 是 Twitter 提出来的一个算法，其目的是生成一个 64bit 的整数，如下图：
说明：1、1bit：一般是符号位，不做处理 2、41bit：用来记录时间戳，但是最多只可以记录69年（如果这个系统能用69年，估计已经被重构好多次了） 3、10bit：10bit用来记录机器ID，总共可以记录1024台机器，一般用前5位代表数据中心，后面5位是某个数据中心的机器ID 4、12bit：循环位，用来对同一个毫秒之内产生不同的ID，12位可以最多记录4095个，也就是在同一个机器同一毫秒最多记录4095个，多余的需要进行等待下毫秒。 当然，上面的说明只是一个最常规的使用说明，在我么实际使用的时候，需要根据业务来进行酌情调整，但是总长度不变（64bit），比如：
案例一：当我们的业务服务器位于北、上、广、深四地，则可以将 10bit 的工作机器 id 调整为 3+7 模式，即 3 位（最多看标识8）用于标识机房位置，7位（最多标识128）用于标识机器 id。
案例二：当我们的业务量没那么大的时候，则可以将最后的 12bit 的序列号再进行划分，调整为 10 + 2 模式，即 10 位（最多标识1024）用于标识序列号，2 位用于扩展。 雪花算法生成的 ID 有点多多，满足了 long 类型的 ID、性能并不低、无序等。
自己实现的简单的雪花算法：
public class IdWorker{
private long workerId;
private long datacenterId;
private long sequence = 0;
/**
* 2018/10/21日，从此时开始计算，可以用到2087年
*/
private long twepoch = 1540126254592L;
private long workerIdBits = 5L;
private long datacenterIdBits = 5L;
private long sequenceBits = 12L;
private long workerIdShift = sequenceBits;
private long datacenterIdShift = sequenceBits + workerIdBits;
private long timestampLeftShift = sequenceBits + workerIdBits + datacenterIdBits;
// 得到0000000000000000000000000000000000000000000000000000111111111111
private long sequenceMask = ~(-1L << sequenceBits);
private long lastTimestamp = -1L;
public IdWorker(long workerId, long datacenterId){
this.workerId = workerId;
this.datacenterId = datacenterId;
}
public synchronized long nextId() {
long timestamp = timeGen();
// 时间回拨，抛出异常
if (timestamp < lastTimestamp) {
System.err.printf("clock is moving backwards. Rejecting requests until %d.", lastTimestamp);
throw new RuntimeException(String.format("Clock moved backwards. Refusing to generate id for %d milliseconds",
lastTimestamp - timestamp));
}
// 时间回拨
// 伪代码
/*if ( timestamp < lastTimestamp) {
if (lastTimestamp - timestamp <= 5) {
// 时间在 5ms 以内，则直接等待 5ms，让其追上
LockSupport.parkNanos(TimeUnit.MICROSECONDS.toNanos(5));
timestamp = timeGen();
// 如果还小，则利用扩展字段（2位扩展字段最多支持3次回拨）
if (timestamp < lastTimestamp) {
// 扩展字段 + 1
extension += 1;
if (extension > maxExtension) {
throw new RuntimeException(String.format("Clock moved backwards. Refusing to generate id for %d milliseconds",
lastTimestamp - timestamp));
}
}
} else {
// 扩展字段 + 1
extension += 1;
if (extension > maxExtension) {
throw new RuntimeException(String.format("Clock moved backwards. Refusing to generate id for %d milliseconds",
lastTimestamp - timestamp));
}
}
}*/
if (lastTimestamp == timestamp) {
sequence = (sequence + 1) & sequenceMask;
if (sequence == 0) {
timestamp = tilNextMillis(lastTimestamp);
}
} else {
sequence = 0;
}
lastTimestamp = timestamp;
return ((timestamp - twepoch) << timestampLeftShift) |
(datacenterId << datacenterIdShift) |
(workerId << workerIdShift) |
sequence;
}
/**
* 当前ms已经满了
* @param lastTimestamp
* @return
*/
private long tilNextMillis(long lastTimestamp) {
long timestamp = timeGen();
while (timestamp <= lastTimestamp) {
timestamp = timeGen();
}
return timestamp;
}
private long timeGen(){
return System.currentTimeMillis();
}
public static void main(String[] args) {
IdWorker worker = new IdWorker(1,1);
for (int i = 0; i < 30; i++) {
System.out.println(worker.nextId());
}
}
}
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