java实现分布式自增id

在 Java 中实现分布式自增 ID 可以使用 Snowflake 算法，该算法使用一个 64 位的二进制数字，其中前 41 位为时间戳，接着是 10 位的机器 ID 和 12 位的序列号。

以下是一个简单的 Java 实现：

public class SnowflakeIdGenerator {
    // 开始时间戳（2021-01-01）
    private final static long START_TIMESTAMP = 1609430400000L;
    
    // 机器 ID 所占位数
    private final static long MACHINE_BITS = 10L;
    
    // 序列号所占位数
    private final static long SEQUENCE_BITS = 12L;
    
    // 最大机器 ID
    private final static long MAX_MACHINE_ID = ~(-1L << MACHINE_BITS);
    
    // 最大序列号
    private final static long MAX_SEQUENCE = ~(-1L << SEQUENCE_BITS);
    
    // 机器 ID 左移位数
    private final static long MACHINE_SHIFT = SEQUENCE_BITS;
    
    // 时间戳左移位数
    private final static long TIMESTAMP_SHIFT = MACHINE_BITS + SEQUENCE_BITS;
    
    // 当前机器 ID
    private long machineId;
    
    // 当前序列号
    private long sequence = 0L;
    
    // 上次生成 ID 的时间戳
    private long lastTimestamp = -1L;
    
    public SnowflakeIdGenerator(long machineId) {
        if (machineId > MAX_MACHINE_ID || machineId < 0) {
            throw new IllegalArgumentException(String.format("Machine ID can't be greater than %d or less than 0", MAX_MACHINE_ID));
        }
        this.machineId = machineId;
    }
    
    public synchronized long nextId() {
        long timestamp = System.currentTimeMillis();
        if (timestamp < lastTimestamp) {
            throw new RuntimeException(String.format("Clock moved backwards. Refusing to generate id for %d milliseconds", lastTimestamp - timestamp));
        }
        
        if (timestamp == lastTimestamp) {
            sequence = (sequence + 1) & MAX_SEQUENCE;
            if (sequence == 0) {
                timestamp = nextTimestamp(lastTimestamp);
            }
        } else {
            sequence = 0L;
        }
        
        lastTimestamp = timestamp;
        
        return ((timestamp - START_TIMESTAMP) << TIMESTAMP_SHIFT) |
                (machineId << MACHINE_SHIFT) |
                sequence;
    }
    
    private long nextTimestamp(long lastTimestamp) {
        long timestamp = System.currentTimeMillis();
        while (timestamp <= lastTimestamp) {
            timestamp = System.currentTimeMillis();
        }
        return timestamp;
    }
}

使用示例：

SnowflakeIdGenerator idGenerator = new SnowflakeIdGenerator(1);
long id = idGenerator.nextId();

该实现中，机器 ID 和序列号都是自增的，时间戳取当前时间，如果当前时间小于上一次生成 ID 的时间戳，则抛出异常。如果当前时间等于上一次生成 ID 的时间戳，则序列号自增，如果序列号超过最大值，则等待下一个时间戳。如果当前时间大于上一次生成 ID 的时间戳，则序列号重置为 0。最后，将时间戳、机器 ID 和序列号拼接成一个 64 位的二进制数字作为 ID 返回。