有時我們不依賴於資料庫中自動遞增的欄位產生唯一ID,比如多表同一欄位需要統一一個唯一ID,這時就需要用程式來生成一個唯一的全域性ID。

UUID

從Java 5開始， UUID 類提供了一種生成唯一ID的簡單方法。UUID是通用唯一識別碼 (Universally Unique Identifier)的縮寫，UUID來源於OSF(Open Software Foundation，開源軟體基金會)的DCE(Distributed Computing Environment，分散式計算環境)規範。UUID 的目的，是讓分散式系統中的所有元素，都能有唯一的辨識資訊，而不需要透過中央控制端來做辨識資訊的指定。如此一來，每個人都可以建立不與其它人衝突的 UUID。

UUID是一個128bit的數字，也可以表現為32個16進位制的字元（每個字元0-F的字元代表4bit），中間用"-"分割。

• 時間戳＋UUID版本號： 分三段佔16個字元(60bit+4bit)，
• Clock Sequence號與保留欄位：佔4個字元(13bit＋3bit)，
• 節點標識：佔12個字元(48bit)，

UUID的唯一缺陷在於生成的結果串會比較長。

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));
 }
}

結果為

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

隨機數的雜湊值

此方法使用SecureRandom和MessageDigest：

• 啟動時，初始化SecureRandom （這可能是一個冗長的操作）
• 使用 SecureRandom生成一個隨機數
• 建立一個MessageDigest，使用某種摘要演算法
• 將MessageDigest返回的byte[]編碼為某種可接受的文字形式
• 檢查結果是否已經被使用；如果尚未使用，則適合作為唯一識別符號

MessageDigest類是適合於產生任意資料的“單向雜湊”。

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();
 }
}

結果為

Random number: -2017013782
Message digest: 2c3bba8d4dbd3699648c5909685d21f9c64b6a8a

Twitter的snowflake

twitter的一個全域性唯一id生成器，結果是一個long型的ID。

• 正數位(1bit)：一個符號位，永遠是0。
• 時間戳(41bit) ：自從2012年以來的毫秒數，能撐139年。
• 自增序列(12bit，最大值4096)：毫秒之內的自增，過了一毫秒會重新置0。
• DataCenter ID (5 bit,最大值32）：配置值，支援多機房。
• Worker ID ( 5 bit,最大值32)，配置值，一個機房裡最多32個機器。

Snowflake演算法的變化

Snowflake演算法生成的唯一ID為long型數值，但如果想在應用中使用int型別的自增ID的話可以做些調整。

時間戳改為分鐘（25bit），自增序列（7bit）。自增序列最大值128，在一分鐘內會不夠使用。可以採用預支方式取下一分鐘。

此方式只適用於一個單體應用，不適合分散式系統。

/**
 * @ClassName: SnowflakeIdWorker3rd
 * @Description:snowflake演算法改進
 * @author: wanghao
 * @date: 2019年12月13日 下午12:50:47
 * @version V1.0
 * 
 *     將產生的Id型別更改為Integer 32bit <br>
 *     把時間戳的單位改為分鐘,使用25個位元的時間戳（分鐘） <br>
 *     去掉機器ID和資料中心ID <br> 
 *     7個位元作為自增值，即2的7次方等於128。
 */
public class SnowflakeIdWorker3rd {
 /** 開始時間戳 (2019-01-01) */
 private final int twepoch = 25771200;// 1546272000000L/1000/60;

 /** 序列在id中佔的位數 */
 private final long sequenceBits = 7L;

 /** 時間截向左移7位 */
 private final long timestampLeftShift = sequenceBits;

 /** 生成序列的掩碼，這裡為127 */
 private final int sequenceMask = -1 ^ (-1 << sequenceBits);

 /** 分鐘內序列(0~127) */
 private int sequence = 0;
 private int laterSequence = 0;

 /** 上次生成ID的時間戳 */
 private int lastTimestamp = -1;

 private final MinuteCounter counter = new MinuteCounter();
 
 /** 預支時間標誌位 */
 boolean isAdvance = false;

 // ==============================Constructors=====================================
 public SnowflakeIdWorker3rd() {

 }

 // ==============================Methods==========================================
 /**
 * 獲得下一個ID (該方法是執行緒安全的)
 * 
 * @return SnowflakeId
 */
 public synchronized int nextId() {
 
 
 int timestamp = timeGen();
 // 如果當前時間小於上一次ID生成的時間戳，說明系統時鐘回退過這個時候應當丟擲異常
 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;
 }

 // 如果是同一時間生成的，則進行分鐘內序列
 if (lastTimestamp == timestamp || isAdvance) {
  if(!isAdvance) {
  sequence = (sequence + 1) & sequenceMask;
  }

  // 分鐘內自增列溢位
  if (sequence == 0) {
  // 預支下一個分鐘,獲得新的時間戳
  isAdvance = true;
  int laterTimestamp = counter.get();
  if (laterSequence == 0) {
   laterTimestamp = counter.incrementAndGet();
  }

  int nextId = ((laterTimestamp - twepoch) << timestampLeftShift) //
   | laterSequence;
  laterSequence = (laterSequence + 1) & sequenceMask;
  return nextId;
  }
 }
 // 時間戳改變，分鐘內序列重置
 else {
  sequence = 0;
  laterSequence = 0;
 }

 // 上次生成ID的時間截
 lastTimestamp = timestamp;

 // 移位並通過或運算拼到一起組成32位的ID
 return ((timestamp - twepoch) << timestampLeftShift) //
  | sequence;
 }

 /**
 * 返回以分鐘為單位的當前時間
 * 
 * @return 當前時間(分鐘)
 */
 protected int timeGen() {
 String timestamp = String.valueOf(System.currentTimeMillis() / 1000 / 60);
 return Integer.valueOf(timestamp);
 }

 // ==============================Test=============================================
 /** 測試 */
 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);
 }
 }
}

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);
  }
}

到此這篇關於Java中生成唯一ID的方法示例的文章就介紹到這了,更多相關Java生成唯一ID內容請搜素我們以前的文章或下面相關文章，希望大家以後多多支援我們！