Java 支付交易流水号生成

该文章详细描述了一个名为PayIdGenerator的Java类,它使用静态工厂方法生成具有机器标识、时间戳和序列号的唯一ID,保证了在分布式系统中的时序性和线程安全性。


public class PayIdGenerator {

    private static PayIdGenerator instance = new PayIdGenerator(0);

    public static PayIdGenerator initDefaultInstance(int machineId) {
        instance = new PayIdGenerator(machineId);
        return instance;
    }

    public static PayIdGenerator getInstance() {
        return instance;
    }

    public static long generateId() {
        return instance.nextId();
    }

    // total bits=53(max 2^53-1:9007199254740992-1)

    // private final static long TIME_BIT = 40; // max: 2318-06-04
    private final static long MACHINE_BIT = 5; // max 31
    private final static long SEQUENCE_BIT = 8; // 256/10ms

    /**
     * mask/max value
     */
    private final static long MAX_MACHINE_NUM = -1L ^ (-1L << MACHINE_BIT);
    private final static long MAX_SEQUENCE = -1L ^ (-1L << SEQUENCE_BIT);

    private final static long MACHINE_LEFT = SEQUENCE_BIT;
    private final static long TIMESTMP_LEFT = MACHINE_BIT + SEQUENCE_BIT;

    private long machineId;
    private long sequence = 0L;
    private long lastStmp = -1L;

    private PayIdGenerator(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;
    }

    /**
     * generate new ID
     *
     * @return
     */
    public synchronized long nextId() {
        long currStmp = getTimestamp();
        if (currStmp < lastStmp) {
            throw new RuntimeException("Clock moved backwards.  Refusing to generate id");
        }

        if (currStmp == lastStmp) {
            sequence = (sequence + 1) & MAX_SEQUENCE;
            if (sequence == 0L) {
                currStmp = getNextTimestamp();
            }
        } else {
            sequence = 0L;
        }

        lastStmp = currStmp;

        return currStmp << TIMESTMP_LEFT //
                | machineId << MACHINE_LEFT //
                | sequence;
    }

    private long getNextTimestamp() {
        long mill = getTimestamp();
        while (mill <= lastStmp) {
            mill = getTimestamp();
        }
        return mill;
    }

    private long getTimestamp() {
        // per 10ms
        return System.currentTimeMillis() / 10;// 10ms
    }
}

### 设计与实现生成流水号的 API 为了设计一个高效、可扩展且唯一的流水号生成 API,需要综合考虑以下关键要素: 1. **唯一性**:确保生成流水号在全局范围内或业务范围内不重复。 2. **高性能**:支持高并发场景下的快速生成。 3. **可读性**:生成流水号可以包含时间戳、模块标识等信息,便于日志追踪和调试。 4. **可配置性**:允许用户自定义格式,例如前缀、分隔符、长度等。 --- #### 1. 流水号结构设计 常见的流水号结构包括以下几个部分: - **时间戳**:表示生成时间,通常使用 `yyyyMMddHHmmssSSS` 格式,确保顺序性和时间维度唯一性。 - **模块标识**:用于区分不同业务模块,如订单、支付、物流等。 - **序列号**:在同一毫秒内递增的数字,避免重复。 - **随机数/哈希值**:增加唯一性保障,尤其在分布式系统中。 示例格式: ``` [日期][模块标识][序列号][随机数] 例如:20250405ORD1000123456 ``` --- #### 2. 实现方式(Java 示例) 以下是基于 AtomicLong 和时间戳的流水号生成逻辑: ```java import java.text.SimpleDateFormat; import java.util.Date; import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong; public class SerialNumberGenerator { private static final String MODULE_PREFIX = "ORD"; // 模块标识 private static final SimpleDateFormat DATE_FORMAT = new SimpleDateFormat("yyyyMMdd"); private static final AtomicLong sequence = new AtomicLong(1000); // 初始值为1000 public static String generate() { String datePart = DATE_FORMAT.format(new Date()); long seq = sequence.incrementAndGet(); return datePart + MODULE_PREFIX + seq; } public static void main(String[] args) { for (int i = 0; i < 5; i++) { System.out.println(generate()); } } } ``` 输出示例: ``` 20250405ORD1001 20250405ORD1002 20250405ORD1003 20250405ORD1004 20250405ORD1005 ``` --- #### 3. 分布式环境下的唯一性保障 在分布式系统中,单一节点的 AtomicLong 不足以保证全局唯一。可以采用以下方案: - **Snowflake 算法**:结合时间戳、工作节点ID、序列号生成64位唯一ID。 - **Redis 自增**:利用 Redis 的原子操作维护全局序列号。 - **ZooKeeper 或 Etcd**:用于协调分布式节点间的序列号分配。 --- #### 4. RESTful API 接口设计 提供一个 HTTP 接口供外部调用获取流水号: ```http GET /api/v1/serial-number?module=ORDER ``` 响应示例: ```json { "serialNumber": "20250405ORDER1001" } ``` --- #### 5. 数据库存储与回溯 为防止服务重启后序列号重置,可以在数据库中持久化当前最大序列号,并在服务启动时加载[^3]。 --- #### 6. 可配置规则引擎(可选) 引入规则引擎(如 Drools)支持动态配置流水号格式,例如: - 前缀由用户角色决定(如 ADMIN、USER) - 中间插入特定字段(如区域编码、客户编号) - 后缀长度根据业务需求变化 ---
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