High Performance Snowflake ID Generator 高性能雪花ID生成器

简介

本项目根据Twitter的雪花ID生成器重构，并加上了手动设置参数、时钟回拨处理，偶数问题解决等，以及支持SpringBoot自动配置

支持版本

• 主线版本
• 单机版 去除机器码、机器码位数字段，不支持分布式

依赖导入

<dependency>
  <groupId>cn.404z</groupId>
  <artifactId>id</artifactId>
  <version>3.2.0</version>
</dependency>
<dependency>
  <groupId>ch.qos.logback</groupId>
  <artifactId>logback-classic</artifactId>
  <version>1.5.0</version>
</dependency>

使用方法

直接调用

log.info("ID {}", Id.next());
// INFO cn.z.id.Id -- 高性能雪花ID生成器预初始化：机器码MACHINE_ID 0 ，机器码位数MACHINE_BITS 8 ，序列号位数SEQUENCE_BITS 12 ，最大机器码MACHINE_ID 255 ；1ms最多生成ID 4096 个，起始时间 2021-01-01 08:00:00.0 ，失效时间 2299-09-27 23:10:22.207 ，大约可使用 278 年
// INFO cn.z.id.IdTest -- ID 90441966306721793

手动初始化

Id.init(0, 8, 14);
log.info("ID {}", Id.next());
// INFO cn.z.id.Id -- 高性能雪花ID生成器预初始化：机器码MACHINE_ID 0 ，机器码位数MACHINE_BITS 8 ，序列号位数SEQUENCE_BITS 12 ，最大机器码MACHINE_ID 255 ；1ms最多生成ID 4096 个，起始时间 2021-01-01 08:00:00.0 ，失效时间 2299-09-27 23:10:22.207 ，大约可使用 278 年
// INFO cn.z.id.Id -- 高性能雪花ID生成器初始化：机器码MACHINE_ID 0 ，机器码位数MACHINE_BITS 8 ，序列号位数SEQUENCE_BITS 14 ，最大机器码MACHINE_ID 255 ；1ms最多生成ID 16384 个，起始时间 2021-01-01 08:00:00.0 ，失效时间 2090-09-07 23:47:35.551 ，大约可使用 69 年
// INFO cn.z.id.IdTest -- ID 361768291288481792

异常处理

初始化多次

Id.init(0, 8, 13);
Id.init(0, 8, 15);
log.info("ID {}", Id.next());
// INFO cn.z.id.Id -- 高性能雪花ID生成器预初始化：机器码MACHINE_ID 0 ，机器码位数MACHINE_BITS 8 ，序列号位数SEQUENCE_BITS 12 ，最大机器码MACHINE_ID 255 ；1ms最多生成ID 4096 个，起始时间 2021-01-01 08:00:00.0 ，失效时间 2299-09-27 23:10:22.207 ，大约可使用 278 年
// INFO cn.z.id.Id -- 高性能雪花ID生成器初始化：机器码MACHINE_ID 0 ，机器码位数MACHINE_BITS 8 ，序列号位数SEQUENCE_BITS 13 ，最大机器码MACHINE_ID 255 ；1ms最多生成ID 8192 个，起始时间 2021-01-01 08:00:00.0 ，失效时间 2160-05-15 15:35:11.103 ，大约可使用 139 年
// WARN cn.z.id.Id -- 已经初始化过了，不可重复初始化！
// INFO cn.z.id.IdTest -- ID 180884221449994241

初始化晚了

log.info("ID {}", Id.next());
Id.init(0, 8, 12);
log.info("ID {}", Id.next());
// INFO cn.z.id.Id -- 高性能雪花ID生成器预初始化：机器码MACHINE_ID 0 ，机器码位数MACHINE_BITS 8 ，序列号位数SEQUENCE_BITS 12 ，最大机器码MACHINE_ID 255 ；1ms最多生成ID 4096 个，起始时间 2021-01-01 08:00:00.0 ，失效时间 2299-09-27 23:10:22.207 ，大约可使用 278 年
// INFO cn.z.id.IdTest -- ID 90442134147039232
// WARN cn.z.id.Id -- 已经初始化过了，不可重复初始化！
// INFO cn.z.id.IdTest -- ID 90442134147039233

初始化异常

Id.init(1000, 8, 12);
log.info("ID {}", Id.next());
// INFO cn.z.id.Id -- 高性能雪花ID生成器预初始化：机器码MACHINE_ID 0 ，机器码位数MACHINE_BITS 8 ，序列号位数SEQUENCE_BITS 12 ，最大机器码MACHINE_ID 255 ；1ms最多生成ID 4096 个，起始时间 2021-01-01 08:00:00.0 ，失效时间 2299-09-27 23:10:22.207 ，大约可使用 278 年
// INFO cn.z.id.Id -- 高性能雪花ID生成器初始化：机器码MACHINE_ID 1000 ，机器码位数MACHINE_BITS 8 ，序列号位数SEQUENCE_BITS 12 ，最大机器码MACHINE_ID 255 ；1ms最多生成ID 4096 个，起始时间 2021-01-01 08:00:00.0 ，失效时间 2299-09-27 23:10:22.207 ，大约可使用 278 年
// cn.z.id.IdException: 机器码MACHINE_ID 1000 无效！应为 [0,255]

阻塞

// 使用较小的序列号位数初始化，可以复现阻塞
Id.init(0, 0, 1);
log.info("ID {}", Id.next());
log.info("ID {}", Id.next());
log.info("ID {}", Id.next());
log.info("ID {}", Id.next());
// INFO cn.z.id.Id -- 高性能雪花ID生成器预初始化：机器码MACHINE_ID 0 ，机器码位数MACHINE_BITS 8 ，序列号位数SEQUENCE_BITS 12 ，最大机器码MACHINE_ID 255 ；1ms最多生成ID 4096 个，起始时间 2021-01-01 08:00:00.0 ，失效时间 2299-09-27 23:10:22.207 ，大约可使用 278 年
// INFO cn.z.id.Id -- 高性能雪花ID生成器初始化：机器码MACHINE_ID 0 ，机器码位数MACHINE_BITS 0 ，序列号位数SEQUENCE_BITS 1 ，最大机器码MACHINE_ID 0 ；1ms最多生成ID 2 个，起始时间 2021-01-01 08:00:00.0 ，失效时间 146140533-04-25 23:36:27.903 ，大约可使用 146235604 年
// INFO cn.z.id.IdTest -- ID 172504939970
// INFO cn.z.id.IdTest -- ID 172504939971
// WARN cn.z.id.Id -- 检测到阻塞，时间 2023-09-26 15:01:09.985 ，最大序列号 1
// INFO cn.z.id.IdTest -- ID 172504939981
// WARN cn.z.id.Id -- 检测到阻塞，时间 2023-09-26 15:01:09.99 ，最大序列号 1
// INFO cn.z.id.IdTest -- ID 172504940012

时钟回拨(需要在1分钟内手动回拨时钟)

for (int i = 0; i < 60; i++) {
    log.info("ID {}", Id.next());
    try {
        Thread.sleep(1000);
    } catch (Exception ignore) {
        Thread.currentThread().interrupt();
    }
}
// INFO cn.z.id.Id -- 高性能雪花ID生成器预初始化：机器码MACHINE_ID 0 ，机器码位数MACHINE_BITS 8 ，序列号位数SEQUENCE_BITS 12 ，最大机器码MACHINE_ID 255 ；1ms最多生成ID 4096 个，起始时间 2021-01-01 08:00:00.0 ，失效时间 2299-09-27 23:10:22.207 ，大约可使用 278 年
// INFO cn.z.id.IdTest -- ID 90442379897602049
// INFO cn.z.id.IdTest -- ID 90442380959809536
// WARN cn.z.id.Id -- 监测到系统时钟发生了回拨。回拨时间 2023-09-26 14:02:32.663 ，上一个生成的时间 2023-09-26 15:02:55.836
// INFO cn.z.id.IdTest -- ID 90442380960858113
// INFO cn.z.id.IdTest -- ID 90442382019919872

重置初始时间戳(需要在1分钟内手动回拨时钟)

for (int i = 0; i < 60; i++) {
    log.info("ID {}", Id.next());
    try {
        Thread.sleep(1000);
    } catch (Exception ignore) {
        Thread.currentThread().interrupt();
    }
    log.info("总共回拨时间为：{}毫秒", Id.reset());
}
// INFO cn.z.id.Id -- 高性能雪花ID生成器预初始化：机器码MACHINE_ID 0 ，机器码位数MACHINE_BITS 8 ，序列号位数SEQUENCE_BITS 12 ，最大机器码MACHINE_ID 255 ；1ms最多生成ID 4096 个，起始时间 2021-01-01 08:00:00.0 ，失效时间 2299-09-27 23:10:22.207 ，大约可使用 278 年
// INFO cn.z.id.IdTest -- ID 90442426204815360
// INFO cn.z.id.Id -- 重置开始时间戳，时钟正拨 0 毫秒
// INFO cn.z.id.IdTest -- 时钟正拨时间为：0毫秒
// WARN cn.z.id.Id -- 监测到系统时钟发生了回拨。回拨时间 2023-09-26 14:03:30.023 ，上一个生成的时间 2023-09-26 15:03:38.985
// INFO cn.z.id.IdTest -- ID 90442426205863936
// INFO cn.z.id.Id -- 重置开始时间戳，时钟正拨 3608963 毫秒
// INFO cn.z.id.IdTest -- 时钟正拨时间为：3608963毫秒

工具

Id.init(3, 4, 5);
// INFO cn.z.id.Id -- 高性能雪花ID生成器预初始化：机器码MACHINE_ID 0 ，机器码位数MACHINE_BITS 8 ，序列号位数SEQUENCE_BITS 12 ，最大机器码MACHINE_ID 255 ；1ms最多生成ID 4096 个，起始时间 2021-01-01 08:00:00.0 ，失效时间 2299-09-27 23:10:22.207 ，大约可使用 278 年
// INFO cn.z.id.Id -- 高性能雪花ID生成器初始化：机器码MACHINE_ID 3 ，机器码位数MACHINE_BITS 4 ，序列号位数SEQUENCE_BITS 5 ，最大机器码MACHINE_ID 15 ；1ms最多生成ID 32 个，起始时间 2021-01-01 08:00:00.0 ，失效时间 572874-07-26 01:58:01.983 ，大约可使用 571232 年

/* 获取配置参数 */
log.info(Arrays.toString(Id.param()));
// INFO cn.z.id.IdTest -- [3, 4, 5]
long id = Id.next();
log.info(String.valueOf(id));
// INFO cn.z.id.IdTest -- 44161594381921

/* 根据配置参数解析id */
long[] parse = Id.parse(id);
log.info(Arrays.toString(parse));
// INFO cn.z.id.IdTest -- [1695712314027, 3, 1]

/* 根据配置参数构造id(序列号为0) */
log.info(String.valueOf(Id.format(parse[0])));
// INFO cn.z.id.IdTest -- 44161594381920

/* 根据配置参数构造id */
log.info(String.valueOf(Id.format(parse[0], 1L)));
// INFO cn.z.id.IdTest -- 44161594381921

/* 解析id */
long[] parse2 = Id.parse(8L, 12L, id);
log.info(Arrays.toString(parse2));
// INFO cn.z.id.IdTest -- [1609501315778, 85, 1633]

/* 构造id */
log.info(String.valueOf(Id.format(parse2[1], 8L, 12L, parse2[0], parse2[2])));
// INFO cn.z.id.IdTest -- 44161594381921

/* 获取id的时间戳 */
log.info(String.valueOf(Id.newTimestamp(id)));
// INFO cn.z.id.IdTest -- 2023-12-23 15:13:04.144

更多请见测试

性能比较

次数	random.nextLong()耗时	Id.next()耗时	UUID.randomUUID()耗时	倍数
100万	15毫秒	47毫秒	1175毫秒	25.0倍
1000万	173毫秒	227毫秒	8853毫秒	39.0倍
1亿	793毫秒	909毫秒	83628毫秒	92.0倍
21亿	36886毫秒	37871毫秒	7915039毫秒	209.0倍

更新日志

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