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面试官：分库分表后如何生成全局 ID？

发布时间：2024-01-24 14:02:50

1.UUID 作为全局 ID

UUID（Universally Unique Identifier）是一种全局唯一标识符，它保证在空间和时间上的唯一性。通常由 128 位的数字组成，采用 32 位的十六进制数表示，格式为 8-4-4-4-12 这样的 36 个字符（32 个字母数字字符和 4 个短横线），例如 550e8400-e29b-41d4-a716-446655440000。UUID 在 Java 中的实现如下：

什么是UUID？UUID全称：Universally Unique Identifier，即通用唯一识别码。UUID是由一组32位数的16进制数字所构成，是故UUID理论上的总数为16^32 = 2^128，约等于3.4 x 10^38。也就是说若每纳秒产生1兆个UUID，要花100亿年才会将所有UUID用完。UUID的标准型式包含32个16进制数字，以连字号分为五段，形式为8-4-4-4-12的32个字符，如：550e8400-e29b-41d4-a716-446655440000。UUID的作用UUID的是让分布式系统中的所有元素都能有唯一的辨识信息，而不需要通过中央控制端来做辨识信息的指定。如此一来，每个人都可以创建不与其它人冲突的UUID。在这样的情况下，就不需考虑数据库创建时的名称重复问题。目前最广泛应用的UUID，是微软公司的全局唯一标识符（GUID），而其他重要的应用，则有Linux ext2/ext3文件系统、LUKS加密分区、GNOME、KDE、Mac OS X等等。

UUID 存在的问题

虽然 UUID 可以保证全局唯一，但并不推荐使用 UUID 来作为分库分表后的主键 ID，因为 UUID 有两个问题：

UUID的组成UUID是指在一台机器上生成的数字，它保证对在同一时空中的所有机器都是唯一的。通常平台会提供生成的API。按照开放软件基金会(OSF)制定的标准计算，用到了以太网卡地址、纳秒级时间、芯片ID码和许多可能的数字。UUID由以下几部分的组合：当前日期和时间，UUID的第一个部分与时间有关，如果你在生成一个UUID之后，过几秒又生成一个UUID，则第一个部分不同，其余相同。时钟序列。全局唯一的IEEE机器识别号，如果有网卡，从网卡MAC地址获得，没有网卡以其他方式获得。UUID的唯一缺陷在于生成的结果串会比较长。关于UUID这个标准使用最普遍的是微软的GUID(Globals Unique Identifiers)。

2.雪花 ID 作为全局 ID

雪花 ID（Snowflake ID）是一个用于分布式系统中生成唯一 ID 的算法，由 Twitter 公司提出。它的设计目标是在分布式环境下高效地生成全局唯一的 ID，具有一定的有序性。雪花 ID 的结构如下所示（共 64 位）：

这四部分代表的含义：

Java 版雪花算法实现

接下来，我们来实现一个 Java 版的雪花算法：

public class SnowflakeIdGenerator {
    // 定义雪花 ID 的各部分位数    private static final long TIMESTAMP_BITS = 41L;    private static final long NODE_ID_BITS = 10L;    private static final long SEQUENCE_BITS = 12L;    // 定义起始时间戳（可根据实际情况调整）    private static final long EPOCH = 1609459200000L;    // 定义最大取值范围    private static final long MAX_NODE_ID = (1L << NODE_ID_BITS) - 1;    private static final long MAX_SEQUENCE = (1L << SEQUENCE_BITS) - 1;    // 定义偏移量    private static final long TIMESTAMP_SHIFT = NODE_ID_BITS + SEQUENCE_BITS;    private static final long NODE_ID_SHIFT = SEQUENCE_BITS;    private final long nodeId;    private long lastTimestamp = -1L;    private long sequence = 0L;    public SnowflakeIdGenerator(long nodeId) {        if (nodeId < 0 || nodeId > MAX_NODE_ID) {            throw new IllegalArgumentException("Invalid node ID");        }        this.nodeId = nodeId;    }    public synchronized long generateId() {        long currentTimestamp = timestamp();        if (currentTimestamp < lastTimestamp) {            throw new IllegalStateException("Clock moved backwards");        }        if (currentTimestamp == lastTimestamp) {            sequence = (sequence + 1) & MAX_SEQUENCE;            if (sequence == 0) {                currentTimestamp = untilNextMillis(lastTimestamp);            }        } else {            sequence = 0L;        }        lastTimestamp = currentTimestamp;        return ((currentTimestamp - EPOCH) << TIMESTAMP_SHIFT) |        (nodeId << NODE_ID_SHIFT) |        sequence;    }    private long timestamp() {        return System.currentTimeMillis();    }    private long untilNextMillis(long lastTimestamp) {        long currentTimestamp = timestamp();        while (currentTimestamp <= lastTimestamp) {            currentTimestamp = timestamp();        }        return currentTimestamp;    }}

调用代码如下：

public class Main {    public static void main(String[] args) {        // 创建一个雪花 ID 生成器实例，传入节点 ID        SnowflakeIdGenerator idGenerator = new SnowflakeIdGenerator(1);        // 生成 ID        long id = idGenerator.generateId();        System.out.println(id);    }}

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