分布式id創(chuàng)建的業(yè)務(wù)需求

? ? ? ?1.全局唯一性：不能出現(xiàn)重復(fù)的ID號，既然是唯一標(biāo)識，這是最基本的要求。
? ? ? ?2.趨勢遞增：在MySQL InnoDB引擎中使用的是聚集索引，由于多數(shù)RDBMS使用B-tree的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲索引數(shù)據(jù)，在主鍵的選擇上面我們應(yīng)該盡量使用有序的主鍵保證寫入性能。
? ? ? ?3.單調(diào)遞增：保證下一個ID一定大于上一個ID，例如事務(wù)版本號、IM增量消息、排序等特殊需求。
? ? ? ?4.信息安全：如果ID是連續(xù)的，惡意用戶的扒取工作就非常容易做了，直接按照順序下載指定URL即可；如果是訂單號就更危險了，競對可以直接知道我們一天的單量。所以在一些應(yīng)用場景下，會需要ID無規(guī)則、不規(guī)則。
? ? ? ?5.分布式id里面最好包含時間戳，這樣就能夠在開發(fā)中快速了解這個分布式id的生成時間

為什么數(shù)據(jù)庫id自增不適合分布式id

• id自增：當(dāng)數(shù)據(jù)量龐大時，在數(shù)據(jù)庫分庫分表后，數(shù)據(jù)庫自增id不能滿足唯一id來標(biāo)識數(shù)據(jù)；因為每個表都按自己節(jié)奏自增，會造成id沖突，無法滿足需求。
  分庫分表：分表就是把一個表的數(shù)據(jù)放到多個表中，將一個庫的數(shù)據(jù)拆分到多個庫中

分布式ID的解決方案

1.uuid

• 優(yōu)點:簡單,方便,性能好,全球唯一
• 缺點:無序性,存儲的是字符串,查詢效率低,傳輸數(shù)據(jù)量大

2. Redis

???利用于Redis是單線程，所以也可以用生成全局唯一的ID?？梢杂肦edis的原子操作 INCR和INCRBY來實現(xiàn)

• 優(yōu)點:不依賴于數(shù)據(jù)庫，靈活方便 數(shù)字ID天然排序，對分頁,排序方便
• 缺點:復(fù)雜度大,性能不好

3.snowflake(雪花算法)

????snowflake是Twitter開源的分布式ID生成算法，結(jié)果是一個long型的64bitID。其核心思想是：使用41bit作為毫秒數(shù)，10bit作為機器的ID（5個bit是數(shù)據(jù)中心，5個bit的機器ID），12bit作為毫秒內(nèi)的流水號（意味著每個節(jié)點在每毫秒可以產(chǎn)生 4096 個 ID），最后還有一個符號位，永遠(yuǎn)是0

SnowFlake算法的優(yōu)點：

（1）生成ID時不依賴于數(shù)據(jù)庫，完全在內(nèi)存生成，高性能高可用。
（2）容量大，每秒可生成幾百萬ID。
（3）ID呈趨勢遞增，后續(xù)插入數(shù)據(jù)庫的索引樹的時候，性能較高。

SnowFlake算法的缺點：

（1）依賴于系統(tǒng)時鐘的一致性。如果某臺機器的系統(tǒng)時鐘回?fù)埽锌赡茉斐蒊D沖突，或者ID亂序。
（2）還有，在啟動之前，如果這臺機器的系統(tǒng)時間回?fù)苓^，那么有可能出現(xiàn)ID重復(fù)的危險。
工具類IdWorker

使用工具類的步驟(每次的id都是不一樣的,而且會有排序):

IdWorker idWorker=new IdWorker(1,1);
        for(int i=0;i<10000;i++){    
         long id = idWorker.nextId();  
           System.out.println(id);   
      }

工具類源碼

/**
 * <p>名稱：IdWorker.java</p>
 * <p>描述：分布式自增長ID</p>
 * <pre>
 *     Twitter的 Snowflake　JAVA實現(xiàn)方案
 * </pre>
 * 核心代碼為其IdWorker這個類實現(xiàn)，其原理結(jié)構(gòu)如下，我分別用一個0表示一位，用—分割開部分的作用：
 * 1||0---0000000000 0000000000 0000000000 0000000000 0 --- 00000 ---00000 ---000000000000
 * 在上面的字符串中，第一位為未使用（實際上也可作為long的符號位），接下來的41位為毫秒級時間，
 * 然后5位datacenter標(biāo)識位，5位機器ID（并不算標(biāo)識符，實際是為線程標(biāo)識），
 * 然后12位該毫秒內(nèi)的當(dāng)前毫秒內(nèi)的計數(shù)，加起來剛好64位，為一個Long型。
 * 這樣的好處是，整體上按照時間自增排序，并且整個分布式系統(tǒng)內(nèi)不會產(chǎn)生ID碰撞（由datacenter和機器ID作區(qū)分），
 * 并且效率較高，經(jīng)測試，snowflake每秒能夠產(chǎn)生26萬ID左右，完全滿足需要。
 * <p>
 * 64位ID (42(毫秒)+5(機器ID)+5(業(yè)務(wù)編碼)+12(重復(fù)累加))
 *
 * @author Polim
 */
public class IdWorker {
    // 時間起始標(biāo)記點，作為基準(zhǔn)，一般取系統(tǒng)的最近時間（一旦確定不能變動）
    private final static long twepoch = 1288834974657L;
    // 機器標(biāo)識位數(shù)
    private final static long workerIdBits = 5L;
    // 數(shù)據(jù)中心標(biāo)識位數(shù)
    private final static long datacenterIdBits = 5L;
    // 機器ID最大值
    private final static long maxWorkerId = -1L ^ (-1L << workerIdBits);
    // 數(shù)據(jù)中心ID最大值
    private final static long maxDatacenterId = -1L ^ (-1L << datacenterIdBits);
    // 毫秒內(nèi)自增位
    private final static long sequenceBits = 12L;
    // 機器ID偏左移12位
    private final static long workerIdShift = sequenceBits;
    // 數(shù)據(jù)中心ID左移17位
    private final static long datacenterIdShift = sequenceBits + workerIdBits;
    // 時間毫秒左移22位
    private final static long timestampLeftShift = sequenceBits + workerIdBits + datacenterIdBits;

    private final static long sequenceMask = -1L ^ (-1L << sequenceBits);
    /* 上次生產(chǎn)id時間戳 */
    private static long lastTimestamp = -1L;
    // 0，并發(fā)控制
    private long sequence = 0L;

    private final long workerId;
    // 數(shù)據(jù)標(biāo)識id部分
    private final long datacenterId;

    public IdWorker(){
        this.datacenterId = getDatacenterId(maxDatacenterId);
        this.workerId = getMaxWorkerId(datacenterId, maxWorkerId);
    }
    /**
     * @param workerId
     *            工作機器ID
     * @param datacenterId
     *            序列號
     */
    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;
    }
    /**
     * 獲取下一個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) {
            // 當(dāng)前毫秒內(nèi)，則+1
            sequence = (sequence + 1) & sequenceMask;
            if (sequence == 0) {
                // 當(dāng)前毫秒內(nèi)計數(shù)滿了，則等待下一秒
                timestamp = tilNextMillis(lastTimestamp);
            }
        } else {
            sequence = 0L;
        }
        lastTimestamp = timestamp;
        // ID偏移組合生成最終的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();
    }

    /**
     * <p>
     * 獲取 maxWorkerId
     * </p>
     */
    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 獲取16個低位
         */
        return (mpid.toString().hashCode() & 0xffff) % (maxWorkerId + 1);
    }

    /**
     * <p>
     * 數(shù)據(jù)標(biāo)識id部分
     * </p>
     */
    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;
    }


    public static void main(String[] args) {

        IdWorker idWorker=new IdWorker(0,0);

        for(int i=0;i<10000;i++){
            long nextId = idWorker.nextId();
            System.out.println(nextId);
        }
    }

}