1.問題

其實(shí)這是分庫(kù)分表之后你必然要面對(duì)的一個(gè)問題，就是id咋生成？因?yàn)橐欠殖啥鄠€(gè)表之后，每個(gè)表都是從1開始累加，那肯定不對(duì)啊，需要一個(gè)全局唯一的id來支持。所以這都是你實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境中必須考慮的問題。

2.生成方案

(1)數(shù)據(jù)庫(kù)自增id方案

原理 ：這個(gè)就是說你的系統(tǒng)里每次得到一個(gè)id，都是往一個(gè)庫(kù)的一個(gè)表里插入一條沒什么業(yè)務(wù)含義的數(shù)據(jù)，然后獲取一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)自增的一個(gè)id。拿到這個(gè)id之后再往對(duì)應(yīng)的分庫(kù)分表里去寫入。
優(yōu)點(diǎn) ： 操作簡(jiǎn)單。
缺點(diǎn) ：?jiǎn)螏?kù)生成自增id，如果是高并發(fā)，就會(huì)有瓶頸。
適合的場(chǎng)景：你分庫(kù)分表就倆原因，要不就是單庫(kù)并發(fā)太高，要不就是單庫(kù)數(shù)據(jù)量太大；除非是你并發(fā)不高，但是數(shù)據(jù)量太大導(dǎo)致的分庫(kù)分表擴(kuò)容，你可以用這個(gè)方案，因?yàn)榭赡苊棵胱罡卟l(fā)最多就幾百，那么就走單獨(dú)的一個(gè)庫(kù)和表生成自增主鍵即可。
改進(jìn) ：可以給每個(gè)表指定不一樣的自增主鍵起始值，然后按照表的數(shù)據(jù)去自增，比如有三個(gè)表，分別指定自增主鍵起始值為1、2、3，然后按照一次增加3的方式取增長(zhǎng)，這樣數(shù)據(jù)庫(kù)1的id就是1、4、7、10.....,數(shù)據(jù)庫(kù)2的id就是2、5、8、11......,數(shù)據(jù)庫(kù)3的id就是3、6、9、12，這樣就可以不依賴單點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)。

(2)UUID方案

原理 ：使用UUID去生成，保證唯一性。
優(yōu)點(diǎn) ：本地生成，不基于數(shù)據(jù)庫(kù)，速度快不存在并發(fā)瓶頸。
缺點(diǎn) ：UUID太長(zhǎng)，作為主鍵性能太差了。
適用場(chǎng)景 ：如果你是要隨機(jī)生成個(gè)什么文件名了，編號(hào)之類的，你可以用uuid，但是作為主鍵是不能用uuid的。

(3)使用當(dāng)前時(shí)間方案**

原理 ：獲取當(dāng)前時(shí)間的時(shí)間戳來作為id。
優(yōu)點(diǎn) ：簡(jiǎn)單。
缺點(diǎn) ：高并發(fā)的時(shí)候，會(huì)存在重復(fù)的情況。
適用場(chǎng)景 ：這個(gè)級(jí)別就不適用，不考慮。
改進(jìn) ：一般如果用這個(gè)方案，是將當(dāng)前時(shí)間跟很多其他的業(yè)務(wù)字段拼接起來，作為一個(gè)id，如果業(yè)務(wù)上你覺得可以接受，那么也是可以的。你可以將別的業(yè)務(wù)字段值跟當(dāng)前時(shí)間拼接起來，組成一個(gè)全局唯一的編號(hào)，訂單編號(hào)，時(shí)間戳 + 用戶id + 業(yè)務(wù)含義編碼。

(4)snowflake算法

Twitter開源的分布式id生成算法，就是把一個(gè)64位的long型的id，第一個(gè)bit是不使用的，保證獲得是一個(gè)正數(shù)；然后用后面的41個(gè)bit作為當(dāng)前的毫秒數(shù)；用其后的10bit作為工作機(jī)器的id；最后的12個(gè)bit作為序列化。

image.png

• 1 bit：不用，為啥呢？因?yàn)槎M(jìn)制里第一個(gè)bit為如果是1，那么都是負(fù)數(shù)，但是我們生成的id都是正數(shù)，所以第一個(gè)bit統(tǒng)一都是0

• 41 bit：表示的是時(shí)間戳，單位是毫秒。41 bit可以表示的數(shù)字多達(dá)2^41 - 1，也就是可以標(biāo)識(shí)2 ^ 41 - 1個(gè)毫秒值，換算成年就是表示69年的時(shí)間。

• 10 bit：記錄工作機(jī)器id，代表的是這個(gè)服務(wù)最多可以部署在2^10臺(tái)機(jī)器上哪，也就是1024臺(tái)機(jī)器。但是10 bit里5個(gè)bit代表機(jī)房id，5個(gè)bit代表機(jī)器id。意思就是最多代表2 ^ 5個(gè)機(jī)房（32個(gè)機(jī)房），每個(gè)機(jī)房里可以代表2 ^ 5個(gè)機(jī)器（32臺(tái)機(jī)器）。

• 12 bit：這個(gè)是用來記錄同一個(gè)毫秒內(nèi)產(chǎn)生的不同id，12 bit可以代表的最大正整數(shù)是2 ^ 12 - 1 = 4096，也就是說可以用這個(gè)12bit代表的數(shù)字來區(qū)分同一個(gè)毫秒內(nèi)的4096個(gè)不同的id

64位的long型的id，64位的long -> 二進(jìn)制

0 | 0001100 10100010 10111110 10001001 01011100 00 | 10001 | 1 1001 | 0000 00000000

2018-01-01 10:00:00 -> 做了一些計(jì)算，再換算成一個(gè)二進(jìn)制，41bit來放 -> 0001100 10100010 10111110 10001001 01011100 00

機(jī)房id，17 -> 換算成一個(gè)二進(jìn)制 -> 10001

機(jī)器id，25 -> 換算成一個(gè)二進(jìn)制 -> 11001

snowflake算法服務(wù)，會(huì)判斷一下，當(dāng)前這個(gè)請(qǐng)求是否是，機(jī)房17的機(jī)器25，在2175/11/7 12:12:14時(shí)間點(diǎn)發(fā)送過來的第一個(gè)請(qǐng)求，如果是第一個(gè)請(qǐng)求，那么序列號(hào)就是000000000000

假設(shè)，在2175/11/7 12:12:14時(shí)間里，機(jī)房17的機(jī)器25，發(fā)送了第二條消息，snowflake算法服務(wù)，會(huì)發(fā)現(xiàn)說機(jī)房17的機(jī)器25，在2175/11/7 12:12:14時(shí)間里，在這一毫秒，之前已經(jīng)生成過一個(gè)id了，此時(shí)如果你同一個(gè)機(jī)房，同一個(gè)機(jī)器，在同一個(gè)毫秒內(nèi)，再次要求生成一個(gè)id，此時(shí)我只能把加1

0 | 0001100 10100010 10111110 10001001 01011100 00 | 10001 | 1 1001 | 0000 00000001

比如我們來觀察上面的那個(gè)，就是一個(gè)典型的二進(jìn)制的64位的id，換算成10進(jìn)制就是910499571847892992。

大概這個(gè)意思就是說41 bit，就是當(dāng)前毫秒單位的一個(gè)時(shí)間戳，就這意思；然后5 bit是你傳遞進(jìn)來的一個(gè)機(jī)房id（但是最大只能是32以內(nèi)），5 bit是你傳遞進(jìn)來的機(jī)器id（但是最大只能是32以內(nèi)），剩下的那個(gè)10 bit序列號(hào)，就是如果跟你上次生成id的時(shí)間還在一個(gè)毫秒內(nèi)，那么會(huì)把順序給你累加，最多在4096個(gè)序號(hào)以內(nèi)。

所以你自己利用這個(gè)工具類，自己搞一個(gè)服務(wù)，然后對(duì)每個(gè)機(jī)房的每個(gè)機(jī)器都初始化這么一個(gè)東西，剛開始這個(gè)機(jī)房的這個(gè)機(jī)器的序號(hào)就是0。然后每次接收到一個(gè)請(qǐng)求，說這個(gè)機(jī)房的這個(gè)機(jī)器要生成一個(gè)id，你就找到對(duì)應(yīng)的Worker，生成。

他這個(gè)算法生成的時(shí)候，會(huì)把當(dāng)前毫秒放到41 bit中，然后5 bit是機(jī)房id，5 bit是機(jī)器id，接著就是判斷上一次生成id的時(shí)間如果跟這次不一樣，序號(hào)就自動(dòng)從0開始；要是上次的時(shí)間跟現(xiàn)在還是在一個(gè)毫秒內(nèi)，他就把seq累加1，就是自動(dòng)生成一個(gè)毫秒的不同的序號(hào)。

這個(gè)算法那，可以確保說每個(gè)機(jī)房每個(gè)機(jī)器每一毫秒，最多生成4096個(gè)不重復(fù)的id。

利用這個(gè)snowflake算法，你可以開發(fā)自己公司的服務(wù)，甚至對(duì)于機(jī)房id和機(jī)器id，反正給你預(yù)留了5 bit + 5 bit，你換成別的有業(yè)務(wù)含義的東西也可以的。

這個(gè)snowflake算法相對(duì)來說還是比較靠譜的，所以你要真是搞分布式id生成，如果是高并發(fā)啥的，那么用這個(gè)應(yīng)該性能比較好，一般每秒幾萬并發(fā)的場(chǎng)景，也足夠你用了。

public class IdWorker{

    private long workerId;
    private long datacenterId;
    private long sequence;

    public IdWorker(long workerId, long datacenterId, long sequence){
        // sanity check for workerId
// 這兒不就檢查了一下，要求就是你傳遞進(jìn)來的機(jī)房id和機(jī)器id不能超過32，不能小于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));
        }
        System.out.printf("worker starting. timestamp left shift %d, datacenter id bits %d, worker id bits %d, sequence bits %d, workerid %d",
                timestampLeftShift, datacenterIdBits, workerIdBits, sequenceBits, workerId);

        this.workerId = workerId;
        this.datacenterId = datacenterId;
        this.sequence = sequence;
    }

    private long twepoch = 1288834974657L;

    private long workerIdBits = 5L;
    private long datacenterIdBits = 5L;
    private long maxWorkerId = -1L ^ (-1L << workerIdBits); // 這個(gè)是二進(jìn)制運(yùn)算，就是5 bit最多只能有31個(gè)數(shù)字，也就是說機(jī)器id最多只能是32以內(nèi)
    private long maxDatacenterId = -1L ^ (-1L << datacenterIdBits); // 這個(gè)是一個(gè)意思，就是5 bit最多只能有31個(gè)數(shù)字，機(jī)房id最多只能是32以內(nèi)
    private long sequenceBits = 12L;

    private long workerIdShift = sequenceBits;
    private long datacenterIdShift = sequenceBits + workerIdBits;
    private long timestampLeftShift = sequenceBits + workerIdBits + datacenterIdBits;
    private long sequenceMask = -1L ^ (-1L << sequenceBits);

    private long lastTimestamp = -1L;

    public long getWorkerId(){
        return workerId;
    }

    public long getDatacenterId(){
        return datacenterId;
    }

    public long getTimestamp(){
        return System.currentTimeMillis();
    }

    public synchronized long nextId() {
// 這兒就是獲取當(dāng)前時(shí)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));
        }

// 0
// 在同一個(gè)毫秒內(nèi)，又發(fā)送了一個(gè)請(qǐng)求生成一個(gè)id，0 -> 1

        if (lastTimestamp == timestamp) {
            sequence = (sequence + 1) & sequenceMask; // 這個(gè)意思是說一個(gè)毫秒內(nèi)最多只能有4096個(gè)數(shù)字，無論你傳遞多少進(jìn)來，這個(gè)位運(yùn)算保證始終就是在4096這個(gè)范圍內(nèi)，避免你自己傳遞個(gè)sequence超過了4096這個(gè)范圍
            if (sequence == 0) {
                timestamp = tilNextMillis(lastTimestamp);
            }
        } else {
            sequence = 0;
        }

// 這兒記錄一下最近一次生成id的時(shí)間戳，單位是毫秒
        lastTimestamp = timestamp;

// 這兒就是將時(shí)間戳左移，放到41 bit那兒；將機(jī)房id左移放到5 bit那兒；將機(jī)器id左移放到5 bit那兒；將序號(hào)放最后10 bit；最后拼接起來成一個(gè)64 bit的二進(jìn)制數(shù)字，轉(zhuǎn)換成10進(jìn)制就是個(gè)long型
        return ((timestamp - twepoch) << timestampLeftShift) |
                (datacenterId << datacenterIdShift) |
                (workerId << workerIdShift) |
                sequence;
    }


    private long tilNextMillis(long lastTimestamp) {
        long timestamp = timeGen();
        while (timestamp <= lastTimestamp) {
            timestamp = timeGen();
        }
        return timestamp;
    }

    private long timeGen(){
        return System.currentTimeMillis();
    }

    //---------------測(cè)試---------------
    public static void main(String[] args) {
        IdWorker worker = new IdWorker(1,1,1);
        for (int i = 0; i < 30; i++) {
            System.out.println(worker.nextId());
        }
    }

}