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SpringBoot自定義雪花算法生成ID的實(shí)現(xiàn)示例

更新時(shí)間：2025年04月25日 09:57:22 作者：灰_灰丶灰

雪花算法是一種生成唯一ID的分布式算法,它能生成不重復(fù)的、有時(shí)間順序的全局唯一ID,本文主要介紹了SpringBoot自定義雪花算法生成ID的實(shí)現(xiàn)示例,具有一定的參考價(jià)值,感興趣的可以了解一下

雪花算法（Snowflake）是一種生成唯一ID的分布式算法，由Twitter推出。它能生成不重復(fù)的、有時(shí)間順序的全局唯一ID。一個(gè)典型的Snowflake ID由64位組成，通常劃分如下：

1位符號(hào)位（始終為0，表示正數(shù)）
41位時(shí)間戳（毫秒級(jí)，表示當(dāng)前時(shí)間相對(duì)于某個(gè)開始時(shí)間的偏移）
10位機(jī)器標(biāo)識(shí)（通常分為數(shù)據(jù)中心ID和機(jī)器ID）
12位序列號(hào)（表示毫秒內(nèi)的計(jì)數(shù)器）

下面是一個(gè)自定義的雪花算法來生成唯一的ID。這個(gè)實(shí)現(xiàn)類似于Twitter的Snowflake算法，并考慮到了線程安全。

public class SnowflakeIDGenerator {

    // 起始時(shí)間戳（2020-01-01 00:00:00）
    private final long twepoch = 1577836800000L;

    // 每部分占用的位數(shù)
    private final long workerIdBits = 5L;
    private final long datacenterIdBits = 5L;
    private final long sequenceBits = 12L;

    // 最大值
    private final long maxWorkerId = -1L ^ (-1L << workerIdBits);
    private final long maxDatacenterId = -1L ^ (-1L << datacenterIdBits);

    // 位移
    private final long workerIdShift = sequenceBits;
    private final long datacenterIdShift = sequenceBits + workerIdBits;
    private final long timestampLeftShift = sequenceBits + workerIdBits + datacenterIdBits;

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

    private long workerId;
    private long datacenterId;
    private long sequence = 0L;
    private long lastTimestamp = -1L;

    public SnowflakeIDGenerator(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;
    }

    public synchronized long nextId() {
        long timestamp = timeGen();

        if (timestamp < 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) {
        long timestamp = timeGen();
        while (timestamp <= lastTimestamp) {
            timestamp = timeGen();
        }
        return timestamp;
    }

    protected long timeGen() {
        return System.currentTimeMillis();
    }

    public static void main(String[] args) {
        SnowflakeIDGenerator generator = new SnowflakeIDGenerator(1, 1);
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println(generator.nextId());
        }
    }
}

說明

初始化參數(shù)：
- twepoch：自定義的起始時(shí)間戳（可以是任意過去的時(shí)間），確保生成的ID是唯一且有序的。
- workerIdBits 和 datacenterIdBits：分別表示工作節(jié)點(diǎn)ID和數(shù)據(jù)中心ID的位數(shù)（通常為5位）。
- sequenceBits：表示序列號(hào)的位數(shù)（通常為12位）。
最大值計(jì)算：
- maxWorkerId 和 maxDatacenterId：根據(jù)位數(shù)計(jì)算出的最大值，確保ID在合理范圍內(nèi)。
位移量：
- workerIdShift, datacenterIdShift, timestampLeftShift：用于將各部分?jǐn)?shù)據(jù)移到正確的位置。
掩碼：
- sequenceMask：確保序列號(hào)在0到4095之間循環(huán)。
方法：
- nextId：生成唯一ID，使用同步塊確保線程安全。
- tilNextMillis：等待直到下一毫秒。
- timeGen：獲取當(dāng)前時(shí)間戳。