[go 面试] 雪花算法与分布式ID生成

关注公众号【爱发白日梦的后端】分享技术干货、读书笔记、开源项目、实战经验、高效开发工具等，您的关注将是我的更新动力！

生成全局唯一ID的雪花算法原理

雪花算法是一种用于生成全局唯一ID的算法，最初由Twitter开发，用于解决分布式系统中生成ID的问题。其核心思想是将一个64位的长整型ID划分成多个部分，每个部分用于表示不同的信息，确保了生成的ID在分布式环境下的唯一性。

ID结构

符号位（1位）：始终为0，用于保证ID为正数。
时间戳（41位）：表示生成ID的时间戳，精确到毫秒级。
工作节点ID（10位）：表示生成ID的机器的唯一标识。
序列号（12位）：表示在同一毫秒内生成的多个ID的序列号。

生成步骤

获取当前时间戳，精确到毫秒级。
如果当前时间小于上次生成ID的时间，或者在同一毫秒内生成的ID数量超过最大值，等待下一毫秒再继续生成。
如果当前时间等于上次生成ID的时间，序列号自增1。
如果当前时间大于上次生成ID的时间，序列号重新从0开始。
将各个部分的值组合，得到最终的64位ID。

Go实现雪花算法的高并发ID生成器

package mainimport ("fmt""sync""time"
)const (workerBits     = 10sequenceBits   = 12workerMax      = -1 ^ (-1 << workerBits)sequenceMask   = -1 ^ (-1 << sequenceBits)timeShift      = workerBits + sequenceBitsworkerShift    = sequenceBitsepoch          = 1609459200000
)type Snowflake struct {mu          sync.MutexlastTime    int64workerID    int64sequence    int64
}func NewSnowflake(workerID int64) *Snowflake {if workerID < 0 || workerID > workerMax {panic(fmt.Sprintf("worker ID must be between 0 and %d", workerMax))}return &Snowflake{lastTime: time.Now().UnixNano() / 1e6,workerID: workerID,sequence: 0,}
}func (sf *Snowflake) NextID() int64 {sf.mu.Lock()defer sf.mu.Unlock()currentTime := time.Now().UnixNano() / 1e6if currentTime < sf.lastTime {panic(fmt.Sprintf("clock moved backwards, refusing to generate ID for %d milliseconds", sf.lastTime-currentTime))}if currentTime == sf.lastTime {sf.sequence = (sf.sequence + 1) & sequenceMaskif sf.sequence == 0 {for currentTime <= sf.lastTime {currentTime = time.Now().UnixNano() / 1e6}}} else {sf.sequence = 0}sf.lastTime = currentTimeid := (currentTime-epoch)<<timeShift | (sf.workerID << workerShift) | sf.sequencereturn id
}func main() {sf := NewSnowflake(1) // 假设工作节点ID为1for i := 0; i < 10; i++ {id := sf.NextID()fmt.Println(id)time.Sleep(time.Millisecond)}
}