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    隨筆-67  評(píng)論-522  文章-0  trackbacks-0
        我們?cè)陂_發(fā)中,有時(shí)非常需要一個(gè)全局唯一的ID值,不管是業(yè)務(wù)需求,還是為了以后可能的分表需求,全局唯一值都非常有用,本篇大象就來講講這個(gè)實(shí)現(xiàn)并對(duì)ID生成器性能進(jìn)行一下測(cè)試。
        大象所講的這個(gè)全局唯一ID生成器,其實(shí)是Twitter公開的一個(gè)算法,源碼是用Scala寫的,被國(guó)內(nèi)的開源愛好者改寫成了Java版本。
        大象將這個(gè)類的調(diào)用簡(jiǎn)化了一下,實(shí)際使用中還是應(yīng)該根據(jù)機(jī)器節(jié)點(diǎn)和數(shù)據(jù)中心節(jié)點(diǎn)來配置相關(guān)的參數(shù)。我這里假設(shè)只有一個(gè)節(jié)點(diǎn)作為ID號(hào)的生成器,所以workerIddatacenterId都設(shè)為0,當(dāng)前時(shí)間與計(jì)算標(biāo)記時(shí)間twepochThu, 04 Nov 2010 01:42:54 GMT)之間的毫秒數(shù)是一個(gè)38位長(zhǎng)度的long值,再左移timestampLeftShift22位),就得到一個(gè)60位長(zhǎng)度的long數(shù)字,該數(shù)字與datacenterId << datacenterIdShift取或,datacenterId最小值為0,最大值為31,所以長(zhǎng)度為1-5位,datacenterIdShift17位,所以結(jié)果就是最小值為0,最大值為22位長(zhǎng)度的long,同理,workerId << workerIdShift的最大值為17位的long。所以最終生成的會(huì)是一個(gè)60位長(zhǎng)度的long型唯一ID
        我直接貼代碼,有部分注釋,有一小部分我還沒完全看懂,請(qǐng)明白的告訴我一下。
    /**
     * 全局唯一ID生成器
     
    */
    public class IdGen {

        private long workerId;
        private long datacenterId;
        private long sequence = 0L;
        private long twepoch = 1288834974657L; //Thu, 04 Nov 2010 01:42:54 GMT
        private long workerIdBits = 5L; //節(jié)點(diǎn)ID長(zhǎng)度
        private long datacenterIdBits = 5L; //數(shù)據(jù)中心ID長(zhǎng)度
        private long maxWorkerId = -1L ^ (-1L << workerIdBits); //最大支持機(jī)器節(jié)點(diǎn)數(shù)0~31,一共32個(gè)
        private long maxDatacenterId = -1L ^ (-1L << datacenterIdBits); //最大支持?jǐn)?shù)據(jù)中心節(jié)點(diǎn)數(shù)0~31,一共32個(gè)
        private long sequenceBits = 12L; //序列號(hào)12位
        private long workerIdShift = sequenceBits; //機(jī)器節(jié)點(diǎn)左移12位
        private long datacenterIdShift = sequenceBits + workerIdBits; //數(shù)據(jù)中心節(jié)點(diǎn)左移17位
        private long timestampLeftShift = sequenceBits + workerIdBits + datacenterIdBits; //時(shí)間毫秒數(shù)左移22位
        private long sequenceMask = -1L ^ (-1L << sequenceBits); //4095
         private long lastTimestamp = -1L;
        
        private static class IdGenHolder {
            private static final IdGen instance = new IdGen();
        }
        
        public static IdGen get(){
            return IdGenHolder.instance;
        }

        public IdGen() {
            this(0L, 0L);
        }

        public IdGen(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;
        }
        
        public synchronized long nextId() {
            long timestamp = timeGen(); //獲取當(dāng)前毫秒數(shù)
            //如果服務(wù)器時(shí)間有問題(時(shí)鐘后退) 報(bào)錯(cuò)。
            if (timestamp < lastTimestamp) {
                throw new RuntimeException(String.format(
                        "Clock moved backwards.  Refusing to generate id for %d milliseconds", lastTimestamp - timestamp));
            }
            //如果上次生成時(shí)間和當(dāng)前時(shí)間相同,在同一毫秒內(nèi)
            if (lastTimestamp == timestamp) {
                //sequence自增,因?yàn)閟equence只有12bit,所以和sequenceMask相與一下,去掉高位
                sequence = (sequence + 1) & sequenceMask;
                //判斷是否溢出,也就是每毫秒內(nèi)超過4095,當(dāng)為4096時(shí),與sequenceMask相與,sequence就等于0
                if (sequence == 0) {
                    timestamp = tilNextMillis(lastTimestamp); //自旋等待到下一毫秒
                }
            } else {
                sequence = 0L; //如果和上次生成時(shí)間不同,重置sequence,就是下一毫秒開始,sequence計(jì)數(shù)重新從0開始累加
            }
            lastTimestamp = timestamp;
            // 最后按照規(guī)則拼出ID。
            // 000000000000000000000000000000000000000000  00000            00000       000000000000
    // time                                                               datacenterId   workerId    sequence
             return ((timestamp - twepoch) << timestampLeftShift) | (datacenterId << datacenterIdShift)
                    | (workerId << workerIdShift) | sequence;
        }

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

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

        接下來我再寫個(gè)測(cè)試類,看下并發(fā)情況下,1秒鐘可以生成多少個(gè)ID。我測(cè)試用的電腦CPUI5-4210U,內(nèi)存8GJDK1.7.0_79,系統(tǒng)是64WIN 7,使用-server模式。
    import java.util.ArrayList;
    import java.util.List;
    import java.util.concurrent.Callable;
    import java.util.concurrent.ExecutorService;
    import java.util.concurrent.Executors;
    import java.util.concurrent.TimeUnit;

    import org.junit.Test;

    public class GeneratorTest {

        @Test
        public void testIdGenerator() {
            long avg = 0;
            for (int k = 0; k < 10; k++) {
                List<Callable<Long>> partitions = new ArrayList<Callable<Long>>();
                final IdGen idGen = IdGen.get();
                for (int i = 0; i < 1400000; i++) {
                    partitions.add(new Callable<Long>() {
                        @Override
                        public Long call() throws Exception {
                            return idGen.nextId();
                        }
                    });
                }
                ExecutorService executorPool = Executors.newFixedThreadPool(Runtime.getRuntime().availableProcessors());
                try {
                    long s = System.currentTimeMillis();
                    executorPool.invokeAll(partitions, 10000, TimeUnit.SECONDS);
                    long s_avg = System.currentTimeMillis() - s;
                    avg += s_avg;
                    System.out.println("完成時(shí)間需要: " + s_avg / 1.0e3 + "秒");
                    executorPool.shutdown();
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            System.out.println("平均完成時(shí)間需要: " + avg / 10 / 1.0e3 + "秒");
        }
    }

        運(yùn)行10次,平均下來,每次1.038秒生成140萬個(gè)ID,除了第1次時(shí)間在3秒左右和第21.6秒左右,其余8次都在0.7秒左右。如果使用更好的硬件,測(cè)試數(shù)據(jù)肯定會(huì)更好。因此從大的方向上看,單節(jié)點(diǎn)的ID生成器基本上可以滿足我們的需要了。
        需要注意的是,該值只是一個(gè)唯一值,但并不能保證會(huì)是一個(gè)順序值,就是說兩個(gè)ID之間可能會(huì)跳一些數(shù)字,所以對(duì)于一些有特殊需求的業(yè)務(wù)來說請(qǐng)注意這個(gè)差異。
        本文為菠蘿大象原創(chuàng),如要轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。http://m.tkk7.com/bolo
    posted on 2015-07-13 17:22 菠蘿大象 閱讀(20495) 評(píng)論(2)  編輯  收藏 所屬分類: Java

    評(píng)論:
    # re: 全局唯一ID生成器淺析 2015-07-31 09:27 | aboutyang@gmail.com
    每毫秒最多生成2^11=2048個(gè)序列號(hào),超過等下一毫秒重新生成。  回復(fù)  更多評(píng)論
      
    # re: 全局唯一ID生成器淺析 2015-08-06 09:59 | 菠蘿大象
    @aboutyang@gmail.com
    每毫秒可以產(chǎn)生sequenceMask(4095)個(gè)序列號(hào)  回復(fù)  更多評(píng)論
      
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