Go实现分布式唯一ID的生成之雪花算法

//实现方法：
package main


import (
	"errors"
	"fmt"
	"sync"
	"time"
)

/*
	雪花算法(snowFlake)的具体实现方案:
 */

type SnowFlake struct{
	mu sync.Mutex
	//雪花算法开启时的起始时间戳
	twepoch int64

	//每一部分占用的位数
	workerIdBits     int64 //每个数据中心的工作机器的编号位数
	datacenterIdBits int64 //数据中心的编号位数
	sequenceBits     int64 //每个工作机器每毫秒递增的位数

	//每一部分最大的数值
	maxWorkerId int64
	maxDatacenterId int64
	maxSequence int64

	//每一部分向左移动的位数
	workerIdShift int64
	datacenterIdShift int64
	timestampShift int64

	//当前数据中心ID号
	datacenterId int64
	//当前机器的ID号
	workerId int64
	//序列号
	sequence int64
	//上一次生成ID号前41位的毫秒时间戳
	lastTimestamp int64
}

/*
	获取毫秒的时间戳
 */
func (s *SnowFlake)timeGen()int64{
	return time.Now().UnixMilli()
}
/*
	获取比lastTimestamp大的当前毫秒时间戳
 */
func (s *SnowFlake)tilNextMills()int64{
	timeStampMill:=s.timeGen()
	for timeStampMill<=s.lastTimestamp{
		timeStampMill=s.timeGen()
	}
	return timeStampMill
}
func (s *SnowFlake)NextId()(int64,error){
	s.mu.Lock()
	defer s.mu.Unlock()
	nowTimestamp:=s.timeGen()//获取当前的毫秒级别的时间戳
	if nowTimestamp<s.lastTimestamp{
		//系统时钟倒退,倒退了s.lastTimestamp-nowTimestamp
		return -1,errors.New(fmt.Sprintf("clock moved backwards, Refusing to generate id for %d milliseconds",s.lastTimestamp-nowTimestamp))
	}
	if nowTimestamp==s.lastTimestamp{
		s.sequence=(s.sequence+1)&s.maxSequence
		if s.sequence==0{
			 //tilNextMills中有一个循环等候当前毫秒时间戳到达lastTimestamp的下一个毫秒时间戳
			nowTimestamp=s.tilNextMills()
		}
	}else{
		s.sequence=0
	}
	s.lastTimestamp=nowTimestamp
	return (nowTimestamp-s.twepoch)<<s.timestampShift| //时间戳差值部分
		s.datacenterId<<s.datacenterIdShift| //数据中心部分
		s.workerId<<s.workerIdShift| //工作机器编号部分
		s.sequence, //序列号部分
		nil
}

func NewSnowFlake(workerId int64,datacenterId int64)(*SnowFlake,error){
	mySnow:=new(SnowFlake)
	mySnow.twepoch=time.Now().Unix() //返回当前时间的时间戳(时间戳是指北京时间1970年01月01日8时0分0秒到此时时刻的总秒数)
	if workerId<0||datacenterId<0{
		return nil,errors.New("workerId or datacenterId must not lower than 0 ")
	}
	/*
		标准的雪花算法
	 */
	mySnow.workerIdBits =5
	mySnow.datacenterIdBits=5
	mySnow.sequenceBits=12

	mySnow.maxWorkerId=-1^(-1<<mySnow.workerIdBits)         //64位末尾workerIdBits位均设为1,其余设为0
	mySnow.maxDatacenterId=-1^(-1<<mySnow.datacenterIdBits) //64位末尾datacenterIdBits位均设为1,其余设为0
	mySnow.maxSequence=-1^(-1<<mySnow.sequenceBits)  //64位末尾sequenceBits位均设为1,其余设为0

	if workerId>=mySnow.maxWorkerId||datacenterId>=mySnow.maxDatacenterId{
		return nil,errors.New("workerId or datacenterId must not higher than max value ")
	}
	mySnow.workerIdShift=mySnow.sequenceBits
	mySnow.datacenterIdShift=mySnow.sequenceBits+mySnow.workerIdBits
	mySnow.timestampShift=mySnow.sequenceBits+mySnow.workerIdBits+mySnow.datacenterIdBits

	mySnow.lastTimestamp=-1
	mySnow.workerId=workerId
	mySnow.datacenterId=datacenterId

	return mySnow,nil
}



func main(){
	//模拟实验是生成并发400W个ID,所需要的时间
	mySnow,_:=NewSnowFlake(0,0)//生成雪花算法
	group:=sync.WaitGroup{}
	startTime:=time.Now()
	generateId:=func (s SnowFlake,requestNumber int){
		for i:=0;i<requestNumber;i++{
			s.NextId()
			group.Done()
		}
	}
	group.Add(4000000)
	//生成并发的数为4000000
	currentThreadNum:=400
	for i:=0;i<currentThreadNum;i++{
		generateId(*mySnow,10000)
	}
	group.Wait()
	fmt.Printf("time: %vn",time.Now().Sub(startTime))
}