雪花算法原理以及改造

1. 背景

Snowflake 雪花算法，由 Twitter 提出并开源，是用于分布式系统中生成唯一 ID 的解决方案。该算法生成的是一个 64 位的 ID，故在 Java 下正好可以通过 8 字节的 long 类型表示。

雪花算法utilsjava 雪花算法原理_算法


相较于我们在同一个 JVM 中使用的 UUID，雪花算法是正数，且趋势递增的（非连续自增），有序，非常适合在关系型数据库中作主键（为什么适合作关系型数据库表主键，可简单了解一下 B+Tree 这个数据结构，不在此赘述）。

2. 原理

  1. 雪花算法的最高位是符号位，在使用二进制表示整数时，最高位为 0 代表正整数，1 代表负整数。在雪花算法中最高位始终为 0。
  2. 雪花算法紧挨着最高位的后 41 为代表时间戳，好奇为什么是 41 位的可以通过 Java 的单元测试，测试一下当前系统时间戳 System.currentTimeMillis(); 来获取之后转成二级制字符串输出看一下位数。
  3. 雪花算法的低 22 位中的高 10 位 代表的是机器 id，机器 id 由两部分组成，分别是数据中心 id 和机器 id，各占 5 位，可以按需调整位数，后面我们在改造的过程中有使用到。
  4. 雪花算法低 12 位表示的是序列号，此序列号代表了一毫秒可以生成多少个序列，2^12 - 1 = 4095 个 id。

3. 改造原因

在项目中需要 int 类型的分布式唯一 id，起初第一时间直接想到了雪花算法 64 位的，然后强转成 int 类型，起初没有 care 到一个点，在强转 int 时，相当于直接舍弃了高 32 位，只保留了低 32 位，且存在 int 类型数据溢出的情况，而且在测试过程中产生了重复，于是仔细看了一下雪花算法的生成规则，于是决定提高目前项目中雪花算法的复用度，去自定义一个生成规则。

4. 改造方案

  1. 最高位不再只保留，而是支持 0 或 1（在后面的移位动作就会明白为什么 0 或 1 都支持了）。
  2. 时间戳只保留 16 位。
  3. 数据中心 id 2 位，机器中心 id 2 位。
  4. 低 12 位还是序列号。

也就是由原来的 64 位 long 类型数据改成了现在的 32（16 + 2 + 2 + 12） 位 int 类型数据。