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Java中生成唯一ID的方法示例

时间:2020-02-21 11:04:55  来源:优讯网  作者:小卡司  浏览次数:
这篇文章主要介绍了Java中生成唯一ID的方法示例,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友们下面随着小编来一起学习学习吧

有时我们不依赖于数据库中自动递增的字段产生唯一ID,比如多表同一字段需要统一一个唯一ID,这时就需要用程序来生成一个唯一的全局ID。

UUID

从Java 5开始, UUID 类提供了一种生成唯一ID的简单方法。UUID是通用唯一识别码 (Universally Unique Identifier)的缩写,UUID来源于OSF(Open Software Foundation,开源软件基金会)的DCE(Distributed Computing Environment,分布式计算环境)规范。UUID 的目的,是让分布式系统中的所有元素,都能有唯一的辨识资讯,而不需要透过中央控制端来做辨识资讯的指定。如此一来,每个人都可以建立不与其它人冲突的 UUID。

UUID是一个128bit的数字,也可以表现为32个16进制的字符(每个字符0-F的字符代表4bit),中间用"-"分割。

  • 时间戳+UUID版本号: 分三段占16个字符(60bit+4bit),
  • Clock Sequence号与保留字段:占4个字符(13bit+3bit),
  • 节点标识:占12个字符(48bit),

UUID的唯一缺陷在于生成的结果串会比较长。

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public class GenerateUUID {
 public static final void main(String... args) {
 // generate random UUIDs
 UUID idOne = UUID.randomUUID();
 UUID idTwo = UUID.randomUUID();
 log("UUID One: " + idOne);
 log("UUID Two: " + idTwo);
 }
 
 private static void log(Object object) {
 System.out.println(String.valueOf(object));
 }
}

结果为

UUID One: 6b193443-b95d-4462-9902-a6455ebc56d6
UUID Two: 4ef9b375-839b-4150-8f31-1ed85fab63fd

随机数的哈希值

此方法使用SecureRandom和MessageDigest:

  • 启动时,初始化SecureRandom (这可能是一个冗长的操作)
  • 使用 SecureRandom生成一个随机数
  • 创建一个MessageDigest,使用某种摘要算法
  • 将MessageDigest返回的byte[]编码为某种可接受的文本形式
  • 检查结果是否已经被使用;如果尚未使用,则适合作为唯一标识符

MessageDigest类是适合于产生任意数据的“单向散列”。

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public class GenerateId {
 public static void main(String... arguments) {
 try {
  SecureRandom prng = SecureRandom.getInstance("SHA1PRNG");
 
  String randomNum = Integer.valueOf(prng.nextInt()).toString();
 
  MessageDigest sha = MessageDigest.getInstance("SHA-1");
  byte[] result = sha.digest(randomNum.getBytes());
 
  System.out.println("Random number: " + randomNum);
  System.out.println("Message digest: " + hexEncode(result));
 } catch (NoSuchAlgorithmException ex) {
  System.err.println(ex);
 }
 }
 
 static private String hexEncode(byte[] input) {
 StringBuilder result = new StringBuilder();
 char[] digits = {'0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9', 'a',
  'b', 'c', 'd', 'e', 'f'};
 for (int idx = 0; idx < input.length; ++idx) {
  byte b = input[idx];
  result.append(digits[(b & 0xf0) >> 4]);
  result.append(digits[b & 0x0f]);
 }
 return result.toString();
 }
}

结果为

Random number: -2017013782
Message digest: 2c3bba8d4dbd3699648c5909685d21f9c64b6a8a

Twitter的snowflake

twitter的一个全局唯一id生成器,结果是一个long型的ID。

  • 正数位(1bit):一个符号位,永远是0。
  • 时间戳(41bit) :自从2012年以来的毫秒数,能撑139年。
  • 自增序列(12bit,最大值4096):毫秒之内的自增,过了一毫秒会重新置0。
  • DataCenter ID (5 bit, 最大值32):配置值,支持多机房。
  • Worker ID ( 5 bit, 最大值32),配置值,一个机房里最多32个机器。

Snowflake算法的变化

Snowflake算法生成的唯一ID为long型数值,但如果想在应用中使用int类型的自增ID的话可以做些调整。

时间戳改为分钟(25bit),自增序列(7bit)。自增序列最大值128,在一分钟内会不够使用。可以采用预支方式取下一分钟。

此方式只适用于一个单体应用,不适合分布式系统。

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/**
 * @ClassName: SnowflakeIdWorker3rd
 * @Description:snowflake算法改进
 * @author: wanghao
 * @date: 2019年12月13日 下午12:50:47
 * @version V1.0
 *
 *     将产生的Id类型更改为Integer 32bit <br>
 *     把时间戳的单位改为分钟,使用25个比特的时间戳(分钟) <br>
 *     去掉机器ID和数据中心ID <br>
 *     7个比特作为自增值,即2的7次方等于128。
 */
public class SnowflakeIdWorker3rd {
 /** 开始时间戳 (2019-01-01) */
 private final int twepoch = 25771200;// 1546272000000L/1000/60;
 
 /** 序列在id中占的位数 */
 private final long sequenceBits = 7L;
 
 /** 时间截向左移7位 */
 private final long timestampLeftShift = sequenceBits;
 
 /** 生成序列的掩码,这里为127 */
 private final int sequenceMask = -1 ^ (-1 << sequenceBits);
 
 /** 分钟内序列(0~127) */
 private int sequence = 0;
 private int laterSequence = 0;
 
 /** 上次生成ID的时间戳 */
 private int lastTimestamp = -1;
 
 private final MinuteCounter counter = new MinuteCounter();
  
 /** 预支时间标志位 */
 boolean isAdvance = false;
 
 // ==============================Constructors=====================================
 public SnowflakeIdWorker3rd() {
 
 }
 
 // ==============================Methods==========================================
 /**
 * 获得下一个ID (该方法是线程安全的)
 *
 * @return SnowflakeId
 */
 public synchronized int nextId() {
  
  
 int timestamp = timeGen();
 // 如果当前时间小于上一次ID生成的时间戳,说明系统时钟回退过这个时候应当抛出异常
 if (timestamp < lastTimestamp) {
  throw new RuntimeException(String.format(
   "Clock moved backwards. Refusing to generate id for %d milliseconds", lastTimestamp - timestamp));
 }
  
 if(timestamp > counter.get()) {
  counter.set(timestamp);
  isAdvance = false;
 }
 
 // 如果是同一时间生成的,则进行分钟内序列
 if (lastTimestamp == timestamp || isAdvance) {
  if(!isAdvance) {
  sequence = (sequence + 1) & sequenceMask;
  }
 
  // 分钟内自增列溢出
  if (sequence == 0) {
  // 预支下一个分钟,获得新的时间戳
  isAdvance = true;
  int laterTimestamp = counter.get();
  if (laterSequence == 0) {
   laterTimestamp = counter.incrementAndGet();
  }
 
  int nextId = ((laterTimestamp - twepoch) << timestampLeftShift) //
   | laterSequence;
  laterSequence = (laterSequence + 1) & sequenceMask;
  return nextId;
  }
 }
 // 时间戳改变,分钟内序列重置
 else {
  sequence = 0;
  laterSequence = 0;
 }
 
 // 上次生成ID的时间截
 lastTimestamp = timestamp;
 
 // 移位并通过或运算拼到一起组成32位的ID
 return ((timestamp - twepoch) << timestampLeftShift) //
  | sequence;
 }
 
 /**
 * 返回以分钟为单位的当前时间
 *
 * @return 当前时间(分钟)
 */
 protected int timeGen() {
 String timestamp = String.valueOf(System.currentTimeMillis() / 1000 / 60);
 return Integer.valueOf(timestamp);
 }
 
 // ==============================Test=============================================
 /** 测试 */
 public static void main(String[] args) {
 SnowflakeIdWorker3rd idWorker = new SnowflakeIdWorker3rd();
 for (int i = 0; i < 1000; i++) {
  long id = idWorker.nextId();
  System.out.println(i + ": " + id);
 }
 }
}
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public class MinuteCounter {
 private static final int MASK = 0x7FFFFFFF;
  private final AtomicInteger atom;
   
  public MinuteCounter() {
    atom = new AtomicInteger(0);
  }
   
  public final int incrementAndGet() {
    return atom.incrementAndGet() & MASK;
  }
   
  public int get() {
    return atom.get() & MASK;
  }
   
  public void set(int newValue) {
   atom.set(newValue & MASK);
  }
}

 到此这篇关于Java中生成唯一ID的方法示例的文章就介绍到这了

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原文链接:https://www.jb51.net/article/180975.htm


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