全局唯一ID生成器(Snowflake ID組成) 分析

Snowflake ID組成

Snowflake ID有64bits長，由以下三部分組成：

• time—42bits,精确到ms，那就意味着其可以表示長達(2^42-1)/(1000360024*365)=139.5年，另外使用者可以自己定義一個開始紀元（epoch)，然後用(目前時間-開始紀元）算出time，這表示在time這個部分在140年的時間裡是不會重複的，官方文檔在這裡寫成了41bits，應該是寫錯了。另外，這裡用time還有一個很重要的原因，就是可以直接更具time進行排序，對于twitter這種更新頻繁的應用，時間排序就顯得尤為重要了。
• machine id—10bits,該部分其實由datacenterId和workerId兩部分組成，這兩部分是在配置檔案中指明的。

• datacenterId的作用(個人看法)

  1.友善搭建多個生成uid的service，并保證uid不重複，比如在datacenter0将機器0，1，2組成了一個生成uid的service，而datacenter1此時也需要一個生成uid的service，從本中心擷取uid顯然是最快最友善的，那麼它可以在自己中心搭建，隻要保證datacenterId唯一。如果沒有datacenterId，即用10bits，那麼在搭建一個新的service前必須知道目前已經在用的id，否則不能保證生成的id唯一，比如搭建的兩個uid service中都有machine id為100的機器，如果其server時間相同，那麼産生相同id的情況不可避免。

  2.加快server啟動速度。啟動一台uid server時，會去檢查zk同workerId目錄中其他機器的情況，如其在zk上注冊的id和向它請求傳回的work_id是否相同，是否處同一個datacenter下，另外還會檢查該server的時間與目前已有機器的平均時間誤差是否在10s範圍内等，這些檢查是會耗費一定時間的。将一個datacenter下的機器數限制在32台(5bits)以内，在一定程度上也保證了server的啟動速度。

• workerId是實際server機器的代号，最大到32，同一個datacenter下的workerId是不能重複的。它會被注冊到zookeeper上，確定workerId未被其他機器占用，并将host:port值存入，注冊成功後就可以對外提供服務了。

• sequence id —12bits,該id可以表示4096個數字，它是在time相同的情況下，遞增該值直到為0，即一個循環結束，此時便隻能等到下一個ms到來，一般情況下4096/ms的請求是不太可能出現的，是以足夠使用了。

Snowflake ID便是通過這三部分實作了UID的産生，政策也并不複雜。下面我們來看看它的一些關鍵源碼

/**

* 核心代碼就是毫秒級時間41位+機器ID 10位+毫秒内序列12位

* */

public class IdWorker {

private long workerId; 

private long datacenterId; 

private long sequence = 0L; 

private long twepoch = 1288834974657L; 

private long workerIdBits = 5L; 

private long datacenterIdBits = 5L; 

private long maxWorkerId = -1L ^ (-1L << workerIdBits); 

private long maxDatacenterId = -1L ^ (-1L << datacenterIdBits); 

private long sequenceBits = 12L; 

private long workerIdShift = sequenceBits; 

private long datacenterIdShift = sequenceBits + workerIdBits; 

private long timestampLeftShift = sequenceBits + workerIdBits + datacenterIdBits; 

private long sequenceMask = -1L ^ (-1L << sequenceBits); 

private long lastTimestamp = -1L; 

public IdWorker(long workerId, long datacenterId) { 

// sanity check for workerId 

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; 

public synchronized long nextId() { 

long timestamp = timeGen(); 

if (timestamp < lastTimestamp) { 

System.out.println("clock is moving backwards. Rejecting requests until "+lastTimestamp);

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 = 0L; 

lastTimestamp = timestamp; 

return ((timestamp - twepoch) << timestampLeftShift) | (datacenterId << datacenterIdShift) | (workerId << workerIdShift) | sequence; 

protected long tilNextMillis(long lastTimestamp) { 

while (timestamp <= lastTimestamp) { 

timestamp = timeGen(); 

return timestamp; 

protected long timeGen() { 

return System.currentTimeMillis(); 

}