柚子快報邀請碼778899分享：java 分布式id-雪花算法

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通常我們在生成用戶id或者訂單id時都需要一個全局唯一的id來唯一標(biāo)識，在單體情況下我們可以使用UUID、時間戳、數(shù)據(jù)庫自增id

而在分布式情況下，需要考慮大量服務(wù)器之間生成的id全局唯一，所以就使用了今天要介紹的雪花算法來生成分布式下的全局id

單體服務(wù)UUID、時間戳、數(shù)據(jù)庫自增id存在以下問題：

UUID是無序的且數(shù)據(jù)非常大（128bit），且一般會使用36位長度的字符串存儲，這樣會導(dǎo)致id存入數(shù)據(jù)庫時需要大量的存儲空間來存放id，且id一般為主鍵，則在生成聚簇索引時則會耗費(fèi)巨大的空間，并且UUID一般不呈遞增趨勢，在生成數(shù)據(jù)庫索引時會出現(xiàn)大量頁分裂等情況，影響性能； 時間戳則不滿足高并發(fā)情況下的id，對于在某一毫秒只能生成的一個id，無法應(yīng)對高并發(fā)場景下的id生成 自增id不適合分布式數(shù)據(jù)庫分庫分表，對于多個數(shù)據(jù)庫，id無法滿足所有數(shù)據(jù)庫生成的id全局唯一，并且每次從數(shù)據(jù)庫中獲取id性能非常低

所以我們引入了一個分布式id生成算法：雪花算法，接下來就詳細(xì)介紹一下雪花算法

雪花算法主要是由三部分組成：

? ? ? 1. 1bit的符號位+41bit的時間戳格式

1bit符號位即0表示正數(shù)，1表示負(fù)數(shù)，由于一般都是使用正數(shù)，所以一般都是直接固定為0

為什么時間戳格式是41位呢？

雪花算法是直接使用currentTimeMillis()方法生成的時間戳

System.currentTimeMillis();

該方法生成的時間戳是一個13位的十進(jìn)制格式，但是轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制是41位

long l = System.currentTimeMillis();

System.out.println(l); //1716194029842

System.out.println(Long.toBinaryString(System.currentTimeMillis()) ); //11000111110010101001000101011000100010011

? ? ? 2. 5bit的數(shù)據(jù)中心+5bt的機(jī)器標(biāo)識

數(shù)據(jù)中心：表示當(dāng)前服務(wù)器所在集群地，例如設(shè)置北京為0，上海為1，深圳為2...，數(shù)據(jù)中心最多只支持2^5 -?1個

機(jī)器標(biāo)識：表示服務(wù)器的一個唯一標(biāo)識，對于某地來說最多只能支持2^5 - 1個機(jī)器

? ? ? 3. 12bit的序列號

序列號主要是為了滿足在高并發(fā)場景下，需要生成大量id且滿足不重復(fù)的需求，所以雪花算法在原本基礎(chǔ)上加上了序列，即在數(shù)據(jù)中心、機(jī)器標(biāo)識確定時，每一毫秒最多可生成2^12 - 1個不重復(fù)的id

由于雪花算法是使用的Long數(shù)據(jù)類型，使用的位數(shù)加起來1+41+5+5+12 = 64位的Long數(shù)據(jù)類型，將Long類型的位數(shù)最大化了

各位數(shù)是怎么進(jìn)行拼湊的呢？

我們使用全1表示的時間戳，則符號位加時間戳為

011111111111111111111111111111111111111111

我們將時間戳左移22位即可得到（右邊用0補(bǔ)齊）

0111111111111111111111111111111111111111110000000000000000000000

使用全1的數(shù)據(jù)中心及機(jī)器標(biāo)識，并將數(shù)據(jù)中心和機(jī)器標(biāo)識分別向左移動17位和12位，即得到：

0000000000000000000000000000000000000000001111100000000000000000

0000000000000000000000000000000000000000000000011111000000000000

最后12位為序列號，不需要做移位操作，直接拼接即可

最后將所有的數(shù)字做與運(yùn)算，即可拼接為完整的64位Long類型的id號

1111111111111111111111111111111111111111111111111111000000000000

總結(jié)：

雪花算法生成的全局id可滿足高并發(fā)情況下的id唯一性要求雪花算法采用的時間戳+序列號，滿足全局id的遞增趨勢，提高數(shù)據(jù)庫索引xing'n雪花算法生成的id采用Long數(shù)據(jù)類型，保存時相對于字符串占用更少的存儲空間

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