分布式ID生成器（雪花算法）

目前微服务架构盛行，在分布式系统中的操作中都会有一些全局性ID的需求,所以我们不能使用数据库本身的自增功能来产生主键值，只能由程序来生成唯一的主键值。

雪花算法：

分段	作用	说明
1bit	保留（不用）	--
41bit	时间戳，精确到毫秒	最多可支持69年的跨度
5bit	机器id	--
5bit	业务编码	--
12bit	毫秒内的计数器	--

默认情况下41bit的时间戳可以支持该算法使用到2082年；

10bit的工作机器id可以支持1024台机器；

序列号支持1毫秒产生4096个自增序列id

 

优点：

1. 高并发分布式下生成不重复ID，每秒可以生成百万个不重复的id
2. 基于时间戳，以及同一时间戳下序列号自增，基本保证id有序递增
3. 不依赖第三方库及依赖
4. 算法简单，在内存中进行，效率高

缺点：

1. 比较依赖服务器时间，如果服务器时钟进行回拨可能会出现重复id，算法中可以通过记录最后一个生成id的时间戳来解决，每次生成id之前比较当前服务器的时钟是否被回拨，避免生成重复id

import java.lang.management.ManagementFactory;
import java.net.InetAddress;
import java.net.NetworkInterface;

//雪花算法代码实现
public class IdWorker {
    // 时间起始标记点，作为基准，一般取系统的最近时间（一旦确定不能变动）
    private final static long twepoch = 1288834974657L;
    // 机器标识位数
    private final static long workerIdBits = 5L;
    // 数据中心标识位数
    private final static long datacenterIdBits = 5L;
    // 机器ID最大值
    private final static long maxWorkerId = -1L ^ (-1L << workerIdBits);
    // 数据中心ID最大值
    private final static long maxDatacenterId = -1L ^ (-1L << datacenterIdBits);
    // 毫秒内自增位
    private final static long sequenceBits = 12L;
    // 机器ID偏左移12位
    private final static long workerIdShift = sequenceBits;
    // 数据中心ID左移17位
    private final static long datacenterIdShift = sequenceBits + workerIdBits;
    // 时间毫秒左移22位
    private final static long timestampLeftShift = sequenceBits + workerIdBits + datacenterIdBits;

    private final static long sequenceMask = -1L ^ (-1L << sequenceBits);
    /* 上次生产id时间戳 */
    private static long lastTimestamp = -1L;
    // 0，并发控制
    private long sequence = 0L;

    private final long workerId;
    // 数据标识id部分
    private final long datacenterId;

    public IdWorker(){
        this.datacenterId = getDatacenterId(maxDatacenterId);
        this.workerId = getMaxWorkerId(datacenterId, maxWorkerId);
    }
    /**
* @param workerId
*            工作机器ID
* @param datacenterId
*            序列号
*/
    public IdWorker(long workerId, long datacenterId) {
        if (workerId > maxWorkerId || workerId < 0) {
            throw new IllegalArgumentException(String.format("worker Id can't be greater than %d or less than 0", maxWorkerId));
        }
        if (datacenterId > maxDatacenterId || datacenterId < 0) {
            throw new IllegalArgumentException(String.format("datacenter Id can't be greater than %d or less than 0", maxDatacenterId));
        }
        this.workerId = workerId;
        this.datacenterId = datacenterId;
    }
    /**
* 获取下一个ID
*
* @return
*/
    public synchronized long nextId() {
        long timestamp = timeGen();
        if (timestamp < lastTimestamp) {
            throw new RuntimeException(String.format("Clock moved backwards.  Refusing to generate id for %d milliseconds", lastTimestamp - timestamp));
        }

        if (lastTimestamp == timestamp) {
            // 当前毫秒内，则+1
            sequence = (sequence + 1) & sequenceMask;
            if (sequence == 0) {
                // 当前毫秒内计数满了，则等待下一秒
                timestamp = tilNextMillis(lastTimestamp);
            }
        } else {
            sequence = 0L;
        }
        lastTimestamp = timestamp;
        // ID偏移组合生成最终的ID，并返回ID
        long nextId = ((timestamp - twepoch) << timestampLeftShift)
            | (datacenterId << datacenterIdShift)
            | (workerId << workerIdShift) | sequence;

        return nextId;
    }

    private long tilNextMillis(final long lastTimestamp) {
                               long timestamp = this.timeGen();
                               while (timestamp <= lastTimestamp) {
                               timestamp = this.timeGen();
                               }
                               return timestamp;
                               }

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

                               /**
                               * <p>
                               * 获取 maxWorkerId
                               * </p>
                               */
                               protected static long getMaxWorkerId(long datacenterId, long maxWorkerId) {
                               StringBuffer mpid = new StringBuffer();
                               mpid.append(datacenterId);
                               String name = ManagementFactory.getRuntimeMXBean().getName();
                               if (!name.isEmpty()) {
                               /*
                               * GET jvmPid
                               */
                               mpid.append(name.split("@")[0]);
                               }
                               /*
                               * MAC + PID 的 hashcode 获取16个低位
                               */
                               return (mpid.toString().hashCode() & 0xffff) % (maxWorkerId + 1);
                               }

                               /**
                               * <p>
                               * 数据标识id部分
                               * </p>
                               */
                               protected static long getDatacenterId(long maxDatacenterId) {
                               long id = 0L;
                               try {
                               InetAddress ip = InetAddress.getLocalHost();
                               NetworkInterface network = NetworkInterface.getByInetAddress(ip);
                               if (network == null) {
                               id = 1L;
                               } else {
                               byte[] mac = network.getHardwareAddress();
                               id = ((0x000000FF & (long) mac[mac.length - 1])
                               | (0x0000FF00 & (((long) mac[mac.length - 2]) << 8))) >> 6;
                               id = id % (maxDatacenterId + 1);
                               }
                               } catch (Exception e) {
                               System.out.println(" getDatacenterId: " + e.getMessage());
                               }
                               return id;
                               }
                               }