Java實現雪花算法的原理

 
public class IdWorker {
 
	//因為二進制裡第一個 bit 為如果是 1，那麼都是負數，但是我們生成的 id 都是正數，所以第一個 bit 統一都是 0。
 
	//機器ID  2進制5位  32位減掉1位 31個
	private long workerId;
	//機房ID 2進制5位  32位減掉1位 31個
	private long datacenterId;
	//代表一毫秒內生成的多個id的最新序號  12位 4096 -1 = 4095 個
	private long sequence;
	//設置一個時間初始值    2^41 - 1   差不多可以用69年
	private long twepoch = 1585644268888L;
	//5位的機器id
	private long workerIdBits = 5L;
	//5位的機房id
	private long datacenterIdBits = 5L;
	//每毫秒內產生的id數 2 的 12次方
	private long sequenceBits = 12L;
	// 這個是二進制運算，就是5 bit最多隻能有31個數字，也就是說機器id最多隻能是32以內
	private long maxWorkerId = -1L ^ (-1L << workerIdBits);
	// 這個是一個意思，就是5 bit最多隻能有31個數字，機房id最多隻能是32以內
	private long maxDatacenterId = -1L ^ (-1L << datacenterIdBits);
 
	private long workerIdShift = sequenceBits;
	private long datacenterIdShift = sequenceBits + workerIdBits;
	private long timestampLeftShift = sequenceBits + workerIdBits + datacenterIdBits;
	private long sequenceMask = -1L ^ (-1L << sequenceBits);
	//記錄產生時間毫秒數，判斷是否是同1毫秒
	private long lastTimestamp = -1L;
	public long getWorkerId(){
		return workerId;
	}
	public long getDatacenterId() {
		return datacenterId;
	}
	public long getTimestamp() {
		return System.currentTimeMillis();
	}
 
 
 
	public IdWorker(long workerId, long datacenterId, long sequence) {
 
		// 檢查機房id和機器id是否超過31 不能小於0
		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;
		this.sequence = sequence;
	}
 
	// 這個是核心方法，通過調用nextId()方法，讓當前這臺機器上的snowflake算法程序生成一個全局唯一的id
	public synchronized long nextId() {
		// 這兒就是獲取當前時間戳，單位是毫秒
		long timestamp = timeGen();
		if (timestamp < lastTimestamp) {
 
			System.err.printf(
					"clock is moving backwards. Rejecting requests until %d.", lastTimestamp);
			throw new RuntimeException(
					String.format("Clock moved backwards. Refusing to generate id for %d milliseconds",
							lastTimestamp - timestamp));
		}
 
		// 下面是說假設在同一個毫秒內，又發送瞭一個請求生成一個id
		// 這個時候就得把seqence序號給遞增1，最多就是4096
		if (lastTimestamp == timestamp) {
 
			// 這個意思是說一個毫秒內最多隻能有4096個數字，無論你傳遞多少進來，
			//這個位運算保證始終就是在4096這個范圍內，避免你自己傳遞個sequence超過瞭4096這個范圍
			sequence = (sequence + 1) & sequenceMask;
			//當某一毫秒的時間，產生的id數 超過4095，系統會進入等待，直到下一毫秒，系統繼續產生ID
			if (sequence == 0) {
				timestamp = tilNextMillis(lastTimestamp);
			}
 
		} else {
			sequence = 0;
		}
		// 這兒記錄一下最近一次生成id的時間戳，單位是毫秒
		lastTimestamp = timestamp;
		// 這兒就是最核心的二進制位運算操作，生成一個64bit的id
		// 先將當前時間戳左移，放到41 bit那兒；將機房id左移放到5 bit那兒；將機器id左移放到5 bit那兒；將序號放最後12 bit
		// 最後拼接起來成一個64 bit的二進制數字，轉換成10進制就是個long型
		return ((timestamp - twepoch) << timestampLeftShift) |
				(datacenterId << datacenterIdShift) |
				(workerId << workerIdShift) | sequence;
	}
 
	/**
	 * 當某一毫秒的時間，產生的id數 超過4095，系統會進入等待，直到下一毫秒，系統繼續產生ID
	 * @param lastTimestamp
	 * @return
	 */
	private long tilNextMillis(long lastTimestamp) {
 
		long timestamp = timeGen();
 
		while (timestamp <= lastTimestamp) {
			timestamp = timeGen();
		}
		return timestamp;
	}
	//獲取當前時間戳
	private long timeGen(){
		return System.currentTimeMillis();
	}
 
	/**
	 *  main 測試類
	 * @param args
	 */
	public static void main(String[] args) {
		System.out.println(1&4596);
		System.out.println(2&4596);
		System.out.println(6&4596);
		System.out.println(6&4596);
		System.out.println(6&4596);
		System.out.println(6&4596);
//		IdWorker worker = new IdWorker(1,1,1);
//		for (int i = 0; i < 22; i++) {
//			System.out.println(worker.nextId());
//		}
	}
}