背景
在id生成器中，我们自己手写一个自增的id生成器很简单，也很好用。但这只是单机中的id生成器，当我们在集群中使用时，一个集群就会有一个id生成器实例，就意味着每一个集群的id都会从0开始，最后就会导致id出现重复的情况。这种情况下有没有更好的id生成器呢？
雪花算法（Snowflake）最初是在Twitter的内部产生的，其主要背景是Twitter在高并发环境下对唯一ID生成的需求。由于Twitter面临着大量的用户和数据交互，因此需要一种高效且能够生成全局唯一ID的算法来支持其分布式系统的运行。雪花算法就是在这样的背景下应运而生，并且由于其高效、可靠的特点，逐渐被广泛使用。（世界上没有一片雪花是相同的）
雪花算法
用一个接地气的说法来解释一下雪花算法。（此解释不一定是准确算法，但大致意思正确，为了更好地理解）
我们可以对每个机房进行id编号，在这基础上再对每个机房中的服务进行编号，这样生成的每一个id就不会出现重复的情况，就实现了全局id的唯一。
雪花算法的实现
机房号
机器号
时间戳
序列号（同一个机房同一个机器同一个时间时，想要并发产生大量id就使用到了序列号，就不会出现重复的id）。
我们可以设置机房号位5bit，机器号为5bit，时间戳是64bit以内，根据序列号使用12bit来规定，我们可以将时间戳设置为 42bit。
雪花算法的实现在宏观上来看就是将42位的时间戳左移22位让他占在id的前42位，然后让机房号占用第43到47位，以此类推，最后生成一个唯一的id。
我们先将这些号码位数规定好
//起始时间戳public static final long START_STAMP = DateUtils.get("2024-1-1").getTime();public static final long ROOM_BIT = 5L;public static final long MACHINE_BIT = 5L;public static final long SEQUENCE_BIT = 12L;然后将他们的最大值设定好来防止他们超过最大值而产生重复值。
public static final long ROOM_MAX = ~(-1L << ROOM_BIT);
public static final long MACHINE_MAX = ~(-1L << MACHINE_BIT);
public static final long SEQUENCE_MAX = ~(-1L << SEQUENCE_BIT);然后设定好他们要左移的位数。
public static final long TIME_STAMP_LEFT = ROOM_BIT + MACHINE_BIT + SEQUENCE_BIT;public static final long ROOM_LEFT = MACHINE_BIT + SEQUENCE_BIT;public static final long MACHINE_LEFT = SEQUENCE_BIT;声明好各个id。
private long roomId;private long machineId;private AtomicLong sequenceId = new AtomicLong(0);我们现在需要一个构造器来指定机房号和机器号。
public IdGenerator(long roomId, long machineId) {if (roomId > ROOM_MAX || machineId > MACHINE_MAX){throw new IllegalArgumentException("机房号id或者机器号id不合法");}this.roomId = roomId;this.machineId = machineId;}然后是获取id的逻辑，大体思路是获取当前与开始时间戳的差值时间戳，比较一下是否比上一次时间戳小，如果小的话，就抛出时钟回拨异常，然后与上次记录的时间戳进行比较，如果相同就使用原子类不断累加序列号，最后将这些id左移后并进行返回。
public long getId(){long currentTime = System.currentTimeMillis();long timeStamp = currentTime - START_STAMP;if (timeStamp < lastTimeStamp){throw new RuntimeException("出现时钟回拨问题。");}if (timeStamp == lastTimeStamp){sequenceId.incrementAndGet();if (sequenceId.longValue() >= SEQUENCE_MAX){timeStamp = getNextTimeStamp();sequenceId.set(0);}} else {sequenceId.set(0);}lastTimeStamp = timeStamp;long sequence = sequenceId.longValue();return timeStamp << TIME_STAMP_LEFT | roomId << ROOM_LEFT | machineId << MACHINE_LEFT| sequence;}在序列号累加之中可能会出现累加后大于最大值的情况，这时候我们可以再次获取一次时间戳，开始下一次的时间戳来生成id。
private long getNextTimeStamp() {long timeStamp = System.currentTimeMillis() - START_STAMP;while (timeStamp == lastTimeStamp){timeStamp = System.currentTimeMillis() - START_STAMP;}return timeStamp;}以上就是雪花算法的实现，下面附上全部代码。
package com.mhz;import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong;/*** 请求id生成器*/
public class IdGenerator {//起始时间戳public static final long START_STAMP = DateUtils.get("2024-1-1").getTime();public static final long ROOM_BIT = 5L;public static final long MACHINE_BIT = 5L;public static final long SEQUENCE_BIT = 12L;public static final long ROOM_MAX = ~(-1L << ROOM_BIT);public static final long MACHINE_MAX = ~(-1L << MACHINE_BIT);public static final long SEQUENCE_MAX = ~(-1L << SEQUENCE_BIT);public static final long TIME_STAMP_LEFT = ROOM_BIT + MACHINE_BIT + SEQUENCE_BIT;public static final long ROOM_LEFT = MACHINE_BIT + SEQUENCE_BIT;public static final long MACHINE_LEFT = SEQUENCE_BIT;private long roomId;private long machineId;private AtomicLong sequenceId = new AtomicLong(0);private long lastTimeStamp;public IdGenerator(long roomId, long machineId) {if (roomId > ROOM_MAX || machineId > MACHINE_MAX){throw new IllegalArgumentException("机房号id或者机器号id不合法");}this.roomId = roomId;this.machineId = machineId;}public long getId(){long currentTime = System.currentTimeMillis();long timeStamp = currentTime - START_STAMP;if (timeStamp < lastTimeStamp){throw new RuntimeException("出现时钟回拨问题。");}if (timeStamp == lastTimeStamp){sequenceId.incrementAndGet();if (sequenceId.longValue() >= SEQUENCE_MAX){timeStamp = getNextTimeStamp();sequenceId.set(0);}} else {sequenceId.set(0);}lastTimeStamp = timeStamp;long sequence = sequenceId.longValue();return timeStamp << TIME_STAMP_LEFT | roomId << ROOM_LEFT | machineId << MACHINE_LEFT| sequence;}private long getNextTimeStamp() {long timeStamp = System.currentTimeMillis() - START_STAMP;while (timeStamp == lastTimeStamp){timeStamp = System.currentTimeMillis() - START_STAMP;}return timeStamp;}public static void main(String[] args) {IdGenerator idGenerator = new IdGenerator(1,2);for (int i = 0; i < 1000; i++) {new Thread(() -> System.out.println(idGenerator.getId())).start();}}
}
