UniqueIdGen.java

package com.jthink.skyeye.trace.generater;

/**
 * JThink@JThink
 *
 * @author JThink
 * @version 0.0.1
 * @desc 分布式唯一ID生成器，用来生成traceID和spanID
 * @date 2017-03-24 11:25:31
 */
public class UniqueIdGen implements IdGen {

    // 开始使用该算法的时间为: 2017-01-01 00:00:00
    private static final long START_TIME = 1483200000000L;

    // 时间戳bit数，最多能支持到2050年，首位为标记位（java的long首位是0表示为正数）
    private static final int TIME_BITS = 40;
    // worker id的bit数，最多支持8192个app和host的组合（即在N个服务器上每个服务器部署M个项目，总共部署N*M=8192）
    private static final int APP_HOST_ID_BITS = 13;
    // 序列号，支持单节点最高1000*1024的并发
    private final static int SEQUENCE_BITS = 10;

    // 最大的app host id，65535
    private final static long MAX_APP_HOST_ID = ~(-1L << APP_HOST_ID_BITS);
    // 最大的序列号，127
    private final static long MAX_SEQUENCE = ~(-1L << SEQUENCE_BITS);

    // app host编号的移位
    private final static long APP_HOST_ID_SHIFT = SEQUENCE_BITS;
    // 时间戳的移位
    private final static long TIMESTAMP_LEFT_SHIFT = APP_HOST_ID_BITS + APP_HOST_ID_SHIFT;

    // 该项目的app host id，对应着为某台机器上的某个项目分配的serviceId（注意区分Span中的serviceId）
    private long appHostId;
    // 上次生成ID的时间戳
    private long lastTimestamp = -1L;
    // 当前毫秒生成的序列
    private long sequence = 0L;

    // 单例
    private static volatile UniqueIdGen idGen = null;

    /**
     * 实例化
     * @param appHostId
     * @return
     */
    public static UniqueIdGen getInstance(long appHostId) {
        if (idGen == null) {
            synchronized(UniqueIdGen.class) {
                if (idGen == null) {
                    idGen = new UniqueIdGen(appHostId);
                }
            }
        }
        return idGen;
    }

    private UniqueIdGen(long appHostId) {
        if (appHostId > MAX_APP_HOST_ID) {
            // zk分配的serviceId过大(基本小规模的公司不会出现这样的问题)
            throw new IllegalArgumentException(String.format("app host Id wrong: %d ", appHostId));
        }
        this.appHostId = appHostId;
    }

    /**
     * 利用twitter的snowflake（做了些微修改）算法来实现
     * @return
     */
    @Override
    public String nextId() {
        return Long.toHexString(this.genUniqueId());
    }

    /**
     * 生成唯一id的具体实现
     * @return
     */
    private synchronized long genUniqueId() {
        long current = System.currentTimeMillis();

        if (current < lastTimestamp) {
            // 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，出现问题返回-1
            return -1;
        }

        if (current == lastTimestamp) {
            // 如果当前生成id的时间还是上次的时间，那么对sequence序列号进行+1
            sequence = (sequence + 1) & MAX_SEQUENCE;

            if (sequence == MAX_SEQUENCE) {
                // 当前毫秒生成的序列数已经大于最大值，那么阻塞到下一个毫秒再获取新的时间戳
                current = this.nextMs(lastTimestamp);
            }
        } else {
            // 当前的时间戳已经是下一个毫秒
            sequence = 0L;
        }

        // 更新上次生成id的时间戳
        lastTimestamp = current;

        // 进行移位操作生成int64的唯一ID
        return ((current - START_TIME) << TIMESTAMP_LEFT_SHIFT)
                | (this.appHostId << APP_HOST_ID_SHIFT)
                | sequence;
    }

    /**
     * 阻塞到下一个毫秒
     * @param timeStamp
     * @return
     */
    private long nextMs(long timeStamp) {
        long current = System.currentTimeMillis();
        while (current <= timeStamp) {
            current = System.currentTimeMillis();
        }
        return current;
    }

}