使用redis或雪花算法生成全局id

雪花算法

/**
 * 优点:
 * 性能好,低延时, 能满足Twitter每秒上万条请求
 * 独立部署, 稳定性高
 * 可根据自身业务分配bit位, 灵活性好
 * 缺点:
 * 强依赖机器时间, 如果机器上时间回拨,会导致发号重复或者服务会处于不可用状态。
 *
 * Twitter_Snowflake<br>
 * SnowFlake的结构如下(每部分用-分开):<br>
 * 0 - 0000000000 0000000000 0000000000 0000000000 0 - 00000 - 00000 - 000000000000 <br>
 * 1位标识，由于long基本类型在Java中是带符号的，最高位是符号位，正数是0，负数是1，所以id一般是正数，最高位是0<br>
 * 41位时间截(毫秒级)，注意，41位时间截不是存储当前时间的时间截，而是存储时间截的差值（当前时间截 - 开始时间截)
 * 得到的值），这里的的开始时间截，一般是我们的id生成器开始使用的时间，由我们程序来指定的（如下下面程序IdWorker类的startTime属性）。41位的时间截，可以使用69年，年T = (1L << 41) / (1000L *
 * 60 * 60 * 24 * 365) = 69<br>
 * 10位的数据机器位，可以部署在1024个节点，包括5位datacenterId和5位workerId<br>
 * 12位序列，毫秒内的计数，12位的计数顺序号支持每个节点每毫秒(同一机器，同一时间截)产生4096个ID序号<br>
 * 加起来刚好64位，为一个Long型。<br>
 * SnowFlake的优点是，整体上按照时间自增排序，并且整个分布式系统内不会产生ID碰撞(由数据中心ID和机器ID作区分)，并且效率较高，经测试，SnowFlake每秒能够产生26万ID左右。
 */
public class SnowflakeIdWorker {

    // ==============================Fields===========================================
    /** 开始时间截 (2015-01-01) */
    private final long twepoch = 1420041600000L;

    /** 机器id所占的位数 */
    private final long workerIdBits = 5L;

    /** 数据标识id所占的位数 */
    private final long datacenterIdBits = 5L;

    /** 支持的最大机器id，结果是31 (这个移位算法可以很快的计算出几位二进制数所能表示的最大十进制数) */
    private final long maxWorkerId = -1L ^ (-1L << workerIdBits);

    /** 支持的最大数据标识id，结果是31 */
    private final long maxDatacenterId = -1L ^ (-1L << datacenterIdBits);

    /** 序列在id中占的位数 */
    private final long sequenceBits = 12L;

    /** 机器ID向左移12位 */
    private final long workerIdShift = sequenceBits;

    /** 数据标识id向左移17位(12+5) */
    private final long datacenterIdShift = sequenceBits + workerIdBits;

    /** 时间截向左移22位(5+5+12) */
    private final long timestampLeftShift = sequenceBits + workerIdBits + datacenterIdBits;

    /** 生成序列的掩码，这里为4095 (0b111111111111=0xfff=4095) */
    private final long sequenceMask = -1L ^ (-1L << sequenceBits);

    /** 工作机器ID(0~31) */
    private long workerId;

    /** 数据中心ID(0~31) */
    private long datacenterId;

    /** 毫秒内序列(0~4095) */
    private long sequence = 0L;

    /** 上次生成ID的时间截 */
    private long lastTimestamp = -1L;

    //==============================Constructors=====================================

    /**
     * 构造函数
     *
     * @param workerId     工作ID (0~31)
     * @param datacenterId 数据中心ID (0~31)
     */
    public SnowflakeIdWorker(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;
    }

    // ==============================Methods==========================================

    /**
     * 获得下一个ID (该方法是线程安全的)
     *
     * @return SnowflakeId
     */
    public synchronized long nextId() {
        long timestamp = timeGen();

        //如果当前时间小于上一次ID生成的时间戳，说明系统时钟回退过这个时候应当抛出异常
        if (timestamp < lastTimestamp) {
            throw new RuntimeException(
                    String.format("Clock moved backwards.  Refusing to generate id for %d milliseconds", lastTimestamp - timestamp));
        }

        //如果是同一时间生成的，则进行毫秒内序列
        if (lastTimestamp == timestamp) {
            sequence = (sequence + 1) & sequenceMask;
            //毫秒内序列溢出
            if (sequence == 0) {
                //阻塞到下一个毫秒,获得新的时间戳
                timestamp = tilNextMillis(lastTimestamp);
            }
        }
        //时间戳改变，毫秒内序列重置
        else {
            sequence = 0L;
        }

        //上次生成ID的时间截
        lastTimestamp = timestamp;

        //移位并通过或运算拼到一起组成64位的ID
        return ((timestamp - twepoch) << timestampLeftShift)
                | (datacenterId << datacenterIdShift)
                | (workerId << workerIdShift)
                | sequence;
    }

    /**
     * 阻塞到下一个毫秒，直到获得新的时间戳
     *
     * @param lastTimestamp 上次生成ID的时间截
     * @return 当前时间戳
     */
    protected long tilNextMillis(long lastTimestamp) {
        long timestamp = timeGen();
        while (timestamp <= lastTimestamp) {
            timestamp = timeGen();
        }
        return timestamp;
    }

    /**
     * 返回以毫秒为单位的当前时间
     *
     * @return 当前时间(毫秒)
     */
    protected long timeGen() {
        return System.currentTimeMillis();
    }

    /** 测试 */
    public static void main(String[] args) {
        SnowflakeIdWorker idWorker = new SnowflakeIdWorker(0, 0);
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            long id = idWorker.nextId();
            // System.out.println(Long.toBinaryString(id));
            System.out.println(id);
        }
    }
}

redis

// 接口
/**
 * @author Chris
 * @date 2021/02/03
 */
public interface IdGeneratorService {
    long generatorId(String biz);
    long generatorId();
}

// 实现
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.stereotype.Service;
import redis.clients.jedis.Jedis;

import java.util.Calendar;
import java.util.Date;

/**
 * 优点:
 * 能够一定程度上保持Id具有一定的增长规律，有利于索引和排序
 * 比较灵活，可以根据自己的需要，定制不同的ID的格式
 * 缺点:
 * 依赖于Redis，需要引入Redis中间件的配置
 * 增加运维成本
 * 由于具有顺序性，容易被拖，可以进行改进， 将毫秒数中的一段截取拼装在id中
 */
@Service
@Slf4j
public class RedisIdGeneratorService implements IdGeneratorService {

    private static final String KEY_PREFIX = "r_d";

    private static final Jedis JEDIS;

    static {
        JEDIS = new Jedis("127.0.0.1", 6379);
    }

    private String getIdPrefix() {
        Date date = new Date();
        Calendar c = Calendar.getInstance();
        c.setTime(date);
        int year = c.get(Calendar.YEAR);
        // 今天是第多少天
        int day = c.get(Calendar.DAY_OF_YEAR);
        int hour = c.get(Calendar.HOUR_OF_DAY);
        int minute = c.get(Calendar.MINUTE);
        int second = c.get(Calendar.SECOND);
        // 0补位操作 必须满足三位
        String dayFmt = String.format("%1$03d", day);
        // 0补位操作 必须满足2位
        String hourFmt = String.format("%1$02d", hour);
        // 0补位操作 必须满足2位
        String minuteFmt = String.format("%1$02d", minute);
        // 0补位操作 必须满足2位
        String secondFmt = String.format("%1$02d", second);
        return (year - 2000) + dayFmt + hourFmt + minuteFmt + secondFmt;
    }

    private long incrDistrId(String biz) {
        String prefix = getIdPrefix();
        String orderId = null;
        // 00001
        String key = "#{biz}:id:".replace("#{biz}", biz).concat(prefix);
        try {
            // 如果可以的话，使用 lua 脚本， 保证原子性。
            Long index = JEDIS.incrBy(key, 1);
            // 补位操作 保证满足5位
            orderId = prefix.concat(String.format("%1$05d", index));
        } catch (Exception ex) {
            log.error("分布式订单号生成失败异常。。。。。", ex);
        } finally {
            // 保留10分钟内的key
            JEDIS.expire(key, 10 * 60);
        }
        if (isEmpty(orderId)) {
            return 0;
        }
        return Long.parseLong(orderId);
    }

    private boolean isEmpty(String value) {
        return null == value || value.length() == 0;
    }

    private boolean isNotEmpty(String value) {
        return !isEmpty(value);
    }

    /**
     * 生成分布式ID
     */
    @Override
    public long generatorId(String biz) {
        // 转成数字类型，可排序
        return incrDistrId(biz);
    }

    @Override
    public long generatorId() {
        return incrDistrId(KEY_PREFIX);
    }

    public static void main(String[] args) {
        IdGeneratorService idGeneratorService = new RedisIdGeneratorService();
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            System.out.println(idGeneratorService.generatorId("key"));
            // System.out.println(idGeneratorService.generatorId());
        }
    }
}