摘要：使用生成很多都是在分布式場景下使用，我看了下網(wǎng)上有其中有幾篇實現(xiàn)的都沒有考慮到線程安全。現(xiàn)在有了的鎖和協(xié)程的加持，對于我們開發(fā)線程安全和高并發(fā)模擬還是很方便的，這里用結(jié)合來學(xué)習(xí)下實現(xiàn)最簡單的好久沒寫，感覺沒有真寫不了了。

Twitter 的 snowflake 在分布式生成唯一 UUID 應(yīng)用還是蠻廣泛的，基于 snowflake 的一些變種的算法網(wǎng)上也有不少。使用 snowflake 生成 UUID 很多都是在分布式場景下使用，我看了下網(wǎng)上有其中有幾篇 PHP 實現(xiàn)的都沒有考慮到線程安全?，F(xiàn)在 PHP 有了 Swoole 的鎖和協(xié)程的加持，對于我們開發(fā)線程安全和高并發(fā)模擬還是很方便的，這里用 PHP 結(jié)合 Swoole 來學(xué)習(xí)下實現(xiàn)最簡單的 snowflake（好久沒寫 PHP，感覺沒有 IDE 真寫不了 PHP 了）。

先來看以下 snowflake 的結(jié)構(gòu)：

生成的數(shù)值是 64 位，分成 4 個部分：

第一個 bit 為符號位，最高位為 0 表示正數(shù)

第二部分 41 個 bit 用于記錄生成 ID 時候的時間戳，單位為毫秒，所以該部分表示的數(shù)值范圍為 2^41 - 1（69 年），它是相對于某一時間的偏移量

第三部分的 10 個 bit 表示工作節(jié)點的 ID，表示數(shù)值范圍為 2^10 - 1，相當(dāng)于支持 1024 個節(jié)點

第四部分 12 個 bit 表示每個工作節(jié)點沒毫秒生成的循環(huán)自增 id，最多可以生成 2^12 -1 個 id，超出歸零等待下一毫秒重新自增

先貼下代碼:

 self::WORKER_MAX) {
            trigger_error("Worker ID 超出范圍");
            exit(0);
        }

        $this->timestamp = 0;
        $this->workerId = $workerId;
        $this->sequence = 0;
        $this->lock = new swoole_lock(SWOOLE_MUTEX);
    }

    /**
     * 生成ID
     * @return int
     */
    public function getId()
    {
        $this->lock->lock();    // 這里一定要記得加鎖
        $now = $this->now();
        if ($this->timestamp == $now) {
            $this->sequence++;

            if ($this->sequence > self::SEQUENCE_MAX) {
                // 當(dāng)前毫秒內(nèi)生成的序號已經(jīng)超出最大范圍，等待下一毫秒重新生成
                while ($now <= $this->timestamp) {
                    $now = $this->now();
                }
            }
        } else {
            $this->sequence = 0;
        }

        $this->timestamp = $now;    // 更新ID生時間戳

        $id = (($now - self::EPOCH) << self::TIME_SHIFT) | ($this->workerId << self::WORKER_SHIFT) | $this->sequence;
        $this->lock->unlock();  //解鎖

        return $id;
    }

    /**
     * 獲取當(dāng)前毫秒
     * @return string
     */
    public function now()
    {
        return sprintf("%.0f", microtime(true) * 1000);
    }

}

其實邏輯并不復(fù)雜，解釋一下代碼中的位運算：

-1 ^ (-1 << self::SEQUENCE_BITS)
就是-1的二進(jìn)制表示為1的補碼,其實等同于 :
2**self::SEQUENCE_BITS - 1

最后部分左移后或運算：

(($now - self::EPOCH) << self::TIME_SHIFT) | ($this->workerId << self::WORKER_SHIFT) | $this->sequence;

這里主要是對除了第一位符號位以外的三個部分進(jìn)行左移相應(yīng)的偏移量使其歸位，并通過或運算重新整合成上面 snowflake 的結(jié)構(gòu)，比如我們用 3 部分 4 位來演示一下該歸并操作:

0000 0000 0010  --左移0位--> 0000 0000 0010
0000 0000 0100  --左移4位--> 0000 0100 0000 --或操作-->1000 0100 0010
0000 0000 1000  --左移8位--> 1000 0000 0000

下面借助 Swoole 的協(xié)程和 channel 來暴力測試一下，看看生成的 ID 是否會出現(xiàn)重復(fù)的狀況:

$snowflake = new Snowflake(1);

$chan = new chan(100000);
$n = 100000;

for ($i = 0; $i < $n; $i++) {
    go(function () use ($snowflake, $chan) {
        $id = $snowflake->getId();
        $chan->push($id);
    });
}

go(function () use ($chan, $n) {
    $arr = [];
    for ($i = 0; $i < $n; $i++) {
        $id = $chan->pop();
        if (in_array($id, $arr)) {
            exit("ID 已存在");
        }
        array_push($arr, $id);
    }
});

$chan->close();

echo "ok";

跑了一下，確實不會出現(xiàn)重復(fù)的 ID，對了，我用 Golang 同樣實現(xiàn)了 snowflake 并協(xié)程序方式跑了同樣的測試，PHP 的執(zhí)行時間是大約 12 秒左右，Golang 只需要 1 秒。文章有什么錯誤還請指正，謝謝。

轉(zhuǎn)載請注明： 轉(zhuǎn)載自Ryan 是菜鳥 | LNMP 技術(shù)棧筆記

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