C#利用雪花算法實現(xiàn)生成ID工具類
寫在前面
傳說自然界中并不存在兩片完全一樣的雪花的,每一片雪花都擁有自己漂亮獨特的形狀、獨一無二;雪花算法也表示生成的ID如雪花般獨一無二,該算法源自Twitter。
雪花算法主要用于解決分布式系統(tǒng)的唯一Id生成問題,在生產(chǎn)環(huán)境中可以部署一個單獨的服務(wù)來運行雪花算法,然后通過請求該服務(wù)獲取全局Id。
相對于UUID來說,其長度短,生成快,做數(shù)據(jù)庫主鍵時方便建立索引,所以整體效率要高很多。
代碼實現(xiàn)
using System; using System.Collections.Generic; using System.Linq; using System.Text; public class IdWorker { //機器ID private static long workerId; private static long twepoch = 687888001020L; //唯一時間,這是一個避免重復(fù)的隨機量,自行設(shè)定不要大于當(dāng)前時間戳 private static long sequence = 0L; private static int workerIdBits = 4; //機器碼字節(jié)數(shù)。4個字節(jié)用來保存機器碼(定義為Long類型會出現(xiàn),最大偏移64位,所以左移64位沒有意義) public static long maxWorkerId = -1L ^ -1L << workerIdBits; //最大機器ID private static int sequenceBits = 10; //計數(shù)器字節(jié)數(shù),10個字節(jié)用來保存計數(shù)碼 private static int workerIdShift = sequenceBits; //機器碼數(shù)據(jù)左移位數(shù),就是后面計數(shù)器占用的位數(shù) private static int timestampLeftShift = sequenceBits + workerIdBits; //時間戳左移動位數(shù)就是機器碼和計數(shù)器總字節(jié)數(shù) public static long sequenceMask = -1L ^ -1L << sequenceBits; //一微秒內(nèi)可以產(chǎn)生計數(shù),如果達到該值則等到下一微妙在進行生成 private long lastTimestamp = -1L; /// <summary> /// 機器碼 /// </summary> /// <param name="workerId"></param> public IdWorker(long workerId) { if (workerId > maxWorkerId || workerId < 0) throw new Exception(string.Format("worker Id can't be greater than {0} or less than 0 ", workerId)); IdWorker.workerId = workerId; } public long nextId() { lock (this) { long timestamp = timeGen(); if (this.lastTimestamp == timestamp) { //同一微妙中生成ID IdWorker.sequence = (IdWorker.sequence + 1) & IdWorker.sequenceMask; //用&運算計算該微秒內(nèi)產(chǎn)生的計數(shù)是否已經(jīng)到達上限 if (IdWorker.sequence == 0) { //一微妙內(nèi)產(chǎn)生的ID計數(shù)已達上限,等待下一微妙 timestamp = tillNextMillis(this.lastTimestamp); } } else { //不同微秒生成ID IdWorker.sequence = 0; //計數(shù)清0 } if (timestamp < lastTimestamp) { //如果當(dāng)前時間戳比上一次生成ID時時間戳還小,拋出異常,因為不能保證現(xiàn)在生成的ID之前沒有生成過 throw new Exception(string.Format("Clock moved backwards. Refusing to generate id for {0} milliseconds", this.lastTimestamp - timestamp)); } this.lastTimestamp = timestamp; //把當(dāng)前時間戳保存為最后生成ID的時間戳 long nextId = (timestamp - twepoch << timestampLeftShift) | IdWorker.workerId << IdWorker.workerIdShift | IdWorker.sequence; return nextId; } } /// <summary> /// 獲取下一微秒時間戳 /// </summary> /// <param name="lastTimestamp"></param> /// <returns></returns> private long tillNextMillis(long lastTimestamp) { long timestamp = timeGen(); while (timestamp <= lastTimestamp) { timestamp = timeGen(); } return timestamp; } /// <summary> /// 生成當(dāng)前時間戳 /// </summary> /// <returns></returns> private long timeGen() { return (long)(DateTime.UtcNow - new DateTime(1970, 1, 1, 0, 0, 0, DateTimeKind.Utc)).TotalMilliseconds; } } /// <summary> /// 生成雪花ID /// </summary> public static class SnowFlake { private static long _workerId = 9; private static IdWorker _idWorker = null; public static string NewId() { if (_idWorker == null) _idWorker = new IdWorker(_workerId); return _idWorker.nextId().ToString(); } }
調(diào)用示例
var id = SnowFlake.NewId();
MessageBox.Show(id.ToString());
注意事項
需要注意的是雪花算法嚴重依賴時間,所以當(dāng)發(fā)生服務(wù)器時鐘回撥的問題是會導(dǎo)致可能產(chǎn)生重復(fù)的id。當(dāng)然實際基本不會發(fā)生這種情況,生產(chǎn)環(huán)境中很少會回調(diào)服務(wù)器系統(tǒng)時間,如果實在要回撥時間也可以通過調(diào)整步長參數(shù)來解決。
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