1、简介

在生成随机主键的时候，我第一个想到的就是UUID，但是UUID在MySQL中作为主键生成时，就会出现一个问题，UUID生成的是乱序的。这时候，学习MP的过程中，发现MP在插入主键时，使用的算法是雪花算法

雪花算法是Twitter公司发明的一种算法，主要目的是解决在分布式环境下，ID怎样生成的问题

2、雪花算法

在这里插入图片描述

雪花算法的原理就是生成一个的 64 位比特位的 long 类型的唯一 id。

最高 1 位固定值 0，因为生成的 id 是正整数，如果是 1 就是负数了。
接下来 41 位存储毫秒级时间戳，2^41/(1000606024365)=69，大概可以使用 69 年。
再接下 10 位存储机器码，包括 5 位 datacenterId 和 5 位 workerId。最多可以部署 2^10=1024 台机器
最后 12 位存储序列号。同一毫秒时间戳时，通过这个递增的序列号来区分。即对于同一台机器而言，同一毫秒时间戳下，可以生成 2^12=4096 个不重复 id。

雪花算法可以作为一个单独服务来进行，只需要指定10为的机器码即可。

3、算法实现

package com.shang.reggie.common;import java.util.Date;/*** @Author :漠殇* @Data ：Create in 17:14 2022/6/22*/
public class SnowFlakeUtil {private static SnowFlakeUtil snowFlakeUtil;static {snowFlakeUtil = new SnowFlakeUtil();}// 当前的时间戳 2022-06-22 17:27:00  = 》 1655890020000private static final long INIT_EPOCH = 1655890020000L;// 时间位取&private static final long TIME_BIT = 0b1111111111111111111111111111111111111111110000000000000000000000L;// 记录最后使用的毫秒时间戳，主要用于判断是否同一毫秒，以及用于服务器时钟回拨判断private static long lastTimeMillis = -1L;// dataCenterId占用的位数private static final long DATA_CENTER_ID_BITS = 5L;// dataCenterId占用5个比特位，最大值31// 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000011111private static final long MAX_DATA_CENTER_ID = ~(-1L << DATA_CENTER_ID_BITS);// dataCenterIdprivate long dataCenterId;// workId占用的位数private static final long WORKER_ID_BITS = 5L;// workId占用5个比特位，最大值31// 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000011111private static final long MAX_WORKER_ID = ~(-1L << WORKER_ID_BITS);// workIdprivate long workerId;// 最后12位，代表每毫秒内可产生最大序列号，即 2^12 - 1 = 4095private static final long SEQUENCE_BITS = 12L;// 掩码（最低12位为1，高位都为0），主要用于与自增后的序列号进行位与，如果值为0，则代表自增后的序列号超过了4095// 0000000000000000000000000000000000000000000000000000111111111111private static final long SEQUENCE_MASK = ~(-1L << SEQUENCE_BITS);// 同一毫秒内的最新序号，最大值可为 2^12 - 1 = 4095private long sequence;// workId位需要左移的位数 12private static final long WORK_ID_SHIFT = SEQUENCE_BITS;// dataCenterId位需要左移的位数 12+5private static final long DATA_CENTER_ID_SHIFT = SEQUENCE_BITS + WORKER_ID_BITS;// 时间戳需要左移的位数 12+5+5private static final long TIMESTAMP_SHIFT = SEQUENCE_BITS + WORKER_ID_BITS + DATA_CENTER_ID_BITS;/*** 无参构造*/public SnowFlakeUtil() {this(1, 1);}/*** 有参构造* @param dataCenterId* @param workerId*/public SnowFlakeUtil(long dataCenterId, long workerId) {// 检查dataCenterId的合法值if (dataCenterId < 0 || dataCenterId > MAX_DATA_CENTER_ID) {throw new IllegalArgumentException(String.format("dataCenterId 值必须大于 0 并且小于 %d", MAX_DATA_CENTER_ID));}// 检查workId的合法值if (workerId < 0 || workerId > MAX_WORKER_ID) {throw new IllegalArgumentException(String.format("workId 值必须大于 0 并且小于 %d", MAX_WORKER_ID));}this.workerId = workerId;this.dataCenterId = dataCenterId;}/*** 获取唯一ID* @return*/public static Long getSnowFlakeId() {return snowFlakeUtil.nextId();}/*** 通过雪花算法生成下一个id，注意这里使用synchronized同步* @return 唯一id*/public synchronized long nextId() {long currentTimeMillis = System.currentTimeMillis();System.out.println(currentTimeMillis);// 当前时间小于上一次生成id使用的时间，可能出现服务器时钟回拨问题if (currentTimeMillis < lastTimeMillis) {throw new RuntimeException(String.format("可能出现服务器时钟回拨问题，请检查服务器时间。当前服务器时间戳：%d，上一次使用时间戳：%d", currentTimeMillis,lastTimeMillis));}if (currentTimeMillis == lastTimeMillis) {// 还是在同一毫秒内，则将序列号递增1，序列号最大值为4095// 序列号的最大值是4095，使用掩码（最低12位为1，高位都为0）进行位与运行后如果值为0，则自增后的序列号超过了4095// 那么就使用新的时间戳sequence = (sequence + 1) & SEQUENCE_MASK;if (sequence == 0) {currentTimeMillis = getNextMillis(lastTimeMillis);}} else { // 不在同一毫秒内，则序列号重新从0开始，序列号最大值为4095sequence = 0;}// 记录最后一次使用的毫秒时间戳lastTimeMillis = currentTimeMillis;// 核心算法，将不同部分的数值移动到指定的位置，然后进行或运行// <<：左移运算符, 1 << 2 即将二进制的 1 扩大 2^2 倍// |：位或运算符, 是把某两个数中, 只要其中一个的某一位为1, 则结果的该位就为1// 优先级：<< > |return// 时间戳部分((currentTimeMillis - INIT_EPOCH) << TIMESTAMP_SHIFT)// 数据中心部分| (dataCenterId << DATA_CENTER_ID_SHIFT)// 机器表示部分| (workerId << WORK_ID_SHIFT)// 序列号部分| sequence;}/*** 获取指定时间戳的接下来的时间戳，也可以说是下一毫秒* @param lastTimeMillis 指定毫秒时间戳* @return 时间戳*/private long getNextMillis(long lastTimeMillis) {long currentTimeMillis = System.currentTimeMillis();while (currentTimeMillis <= lastTimeMillis) {currentTimeMillis = System.currentTimeMillis();}return currentTimeMillis;}/*** 获取随机字符串,length=13* @return*/public static String getRandomStr() {return Long.toString(getSnowFlakeId(), Character.MAX_RADIX);}/*** 从ID中获取时间* @param id 由此类生成的ID* @return*/public static Date getTimeBySnowFlakeId(long id) {return new Date(((TIME_BIT & id) >> 22) + INIT_EPOCH);}}

测试：

public static void main(String[] args) {SnowFlakeUtil snowFlakeUtil = new SnowFlakeUtil();long id = snowFlakeUtil.nextId();System.out.println(id);Date date = SnowFlakeUtil.getTimeBySnowFlakeId(id);System.out.println(date + "date");long time = date.getTime();System.out.println(time);System.out.println(getRandomStr());
}