算法原理

1位标识，由于long基本类型在Java中是带符号的，最高位是符号位，正数是0，负数是1，所以id一般是正数，最高位是0

41位时间截(毫秒级)，注意，41位时间截不是存储当前时间的时间截，而是存储时间截的差值(当前时间截 – 开始时间截) 后得到的值，这里的的开始时间截，一般是我们的id生成器开始使用的时间，由我们程序来指定的(如下下面程序IdWorker类的startTime属性)。41位的时间截，可以使用69年，年T = (1L << 41) / (1000L * 60 * 60 * 24 * 365) = 69

10位的数据机器位，可以部署在1024个节点，也就是那个机房那一台机子

12位序列，毫秒内的计数，12位的计数顺序号支持每个节点每毫秒(同一机器，同一时间截)产生4096个ID序号

加起来刚好64位，为一个Long型。

解决问题：

雪花算法可以解决分布式下唯一ID生成的问题​ 如在金融、电商、支付、等产品的系统中，数据日渐增长对数据分库分表后数据库的自增ID显然不能满足需求，需要有一个唯一ID来标识一条数据或消息，此时一个能够生成全局唯一ID的系统是非常必要的。

算法代码：

package com.xiaoxinshop.util;

import java.lang.management.ManagementFactory;

import java.net.InetAddress;

import java.net.NetworkInterface;

/**

*

名称：IdWorker.java

*

描述：分布式自增长ID

*

* Twitter的 Snowflake　JAVA实现方案

*

* 核心代码为其IdWorker这个类实现，其原理结构如下，我分别用一个0表示一位，用—分割开部分的作用：

* 1||0---0000000000 0000000000 0000000000 0000000000 0 --- 00000 ---00000 ---000000000000

* 在上面的字符串中，第一位为未使用(实际上也可作为long的符号位)，接下来的41位为毫秒级时间，

* 然后5位datacenter标识位，5位机器ID(并不算标识符，实际是为线程标识)，

* 然后12位该毫秒内的当前毫秒内的计数，加起来刚好64位，为一个Long型。

* 这样的好处是，整体上按照时间自增排序，并且整个分布式系统内不会产生ID碰撞(由datacenter和机器ID作区分)，

* 并且效率较高，经测试，snowflake每秒能够产生26万ID左右，完全满足需要。

*

* 64位ID (42(毫秒)+5(机器ID)+5(业务编码)+12(重复累加))

*

* @author Polim

*/

public class IdWorker {

// 时间起始标记点，作为基准，一般取系统的最近时间(一旦确定不能变动)

private final static long twepoch = 1288834974657L;

// 机器标识位数

private final static long workerIdBits = 5L;

// 数据中心标识位数

private final static long datacenterIdBits = 5L;

// 机器ID最大值

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

// 数据中心ID最大值

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

// 毫秒内自增位

private final static long sequenceBits = 12L;

// 机器ID偏左移12位

private final static long workerIdShift = sequenceBits;

// 数据中心ID左移17位

private final static long datacenterIdShift = sequenceBits + workerIdBits;

// 时间毫秒左移22位

private final static long timestampLeftShift = sequenceBits + workerIdBits + datacenterIdBits;

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

/* 上次生产id时间戳 */

private static long lastTimestamp = -1L;

// 0，并发控制

private long sequence = 0L;

private final long workerId;

// 数据标识id部分

private final long datacenterId;

public IdWorker(){

this.datacenterId = getDatacenterId(maxDatacenterId);

this.workerId = getMaxWorkerId(datacenterId, maxWorkerId);

}

/**

* @param workerId

* 工作机器ID

* @param datacenterId

* 序列号

*/

public IdWorker(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;

}

/**

* 获取下一个ID

*

* @return

*/

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) {

// 当前毫秒内，则+1

sequence = (sequence + 1) & sequenceMask;

if (sequence == 0) {

// 当前毫秒内计数满了，则等待下一秒

timestamp = tilNextMillis(lastTimestamp);

}

} else {

sequence = 0L;

}

lastTimestamp = timestamp;

// ID偏移组合生成最终的ID，并返回ID

long nextId = ((timestamp - twepoch) << timestampLeftShift)

| (datacenterId << datacenterIdShift)

| (workerId << workerIdShift) | sequence;

return nextId;

}

private long tilNextMillis(final long lastTimestamp) {

long timestamp = this.timeGen();

while (timestamp <= lastTimestamp) {

timestamp = this.timeGen();

}

return timestamp;

}

private long timeGen() {

return System.currentTimeMillis();

}

/**

*

* 获取 maxWorkerId

*

*/

protected static long getMaxWorkerId(long datacenterId, long maxWorkerId) {

StringBuffer mpid = new StringBuffer();

mpid.append(datacenterId);

String name = ManagementFactory.getRuntimeMXBean().getName();

if (!name.isEmpty()) {

/*

* GET jvmPid

*/

mpid.append(name.split("@")[0]);

}

/*

* MAC + PID 的 hashcode 获取16个低位

*/

return (mpid.toString().hashCode() & 0xffff) % (maxWorkerId + 1);

}

/**

*

* 数据标识id部分

*

*/

protected static long getDatacenterId(long maxDatacenterId) {

long id = 0L;

try {

InetAddress ip = InetAddress.getLocalHost();

NetworkInterface network = NetworkInterface.getByInetAddress(ip);

if (network == null) {

id = 1L;

} else {

byte[] mac = network.getHardwareAddress();

id = ((0x000000FF & (long) mac[mac.length - 1])

| (0x0000FF00 & (((long) mac[mac.length - 2]) << 8))) >> 6;

id = id % (maxDatacenterId + 1);

}

} catch (Exception e) {

System.out.println(" getDatacenterId: " + e.getMessage());

}

return id;

}

}