PHP实现Snowflake生成分布式唯一ID的方法示例

前言

Twitter 的 snowflake 在分布式生成唯一 UUID 应用还是蛮广泛的,基于 snowflake 的一些变种的算法网上也有不少。使用 snowflake 生成 UUID 很多都是在分布式场景下使用,我看了下网上有其中有几篇 PHP 实现的都没有考虑到线程安全。现在 PHP 有了 Swoole 的锁和协程的加持,对于我们开发线程安全和高并发模拟还是很方便的,这里用 PHP 结合 Swoole 来学习下实现最简单的 snowflake。

先来看以下 snowflake 的结构:

生成的数值是 64 位,分成 4 个部分:

  • 第一个 bit 为符号位,最高位为 0 表示正数
  • 第二部分 41 个 bit 用于记录生成 ID 时候的时间戳,单位为毫秒,所以该部分表示的数值范围为 2^41 - 1(69 年),它是相对于某一时间的偏移量
  • 第三部分的 10 个 bit 表示工作节点的 ID,表示数值范围为 2^10 - 1,相当于支持 1024 个节点
  • 第四部分 12 个 bit 表示每个工作节点没毫秒生成的循环自增 id,最多可以生成 2^12 -1 个 id,超出归零等待下一毫秒重新自增。
<?php

class Snowflake
{
  const EPOCH = 1543223810238;  // 起始时间戳,毫秒

  const SEQUENCE_BITS = 12;  //序号部分12位
  const SEQUENCE_MAX = -1 ^ (-1 << self::SEQUENCE_BITS); // 序号最大值

  const WORKER_BITS = 10; // 节点部分10位
  const WORKER_MAX = -1 ^ (-1 << self::WORKER_BITS); // 节点最大数值

  const TIME_SHIFT = self::WORKER_BITS + self::SEQUENCE_BITS; // 时间戳部分左偏移量
  const WORKER_SHIFT = self::SEQUENCE_BITS;  // 节点部分左偏移量

  protected $timestamp;  // 上次ID生成时间戳
  protected $workerId;  // 节点ID
  protected $sequence;  // 序号
  protected $lock;    // Swoole 互斥锁

  public function __construct($workerId)
  {
    if ($workerId < 0 || $workerId > self::WORKER_MAX) {
      trigger_error("Worker ID 超出范围");
      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();  // 这里一定要记得加锁
    $now = $this->now();
    if ($this->timestamp == $now) {
      $this->sequence++;

      if ($this->sequence > self::SEQUENCE_MAX) {
        // 当前毫秒内生成的序号已经超出最大范围,等待下一毫秒重新生成
        while ($now <= $this->timestamp) {
          $now = $this->now();
        }
      }
    } else {
      $this->sequence = 0;
    }

    $this->timestamp = $now;  // 更新ID生时间戳

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

    return $id;
  }

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

}

其实逻辑并不复杂,解释一下代码中的位运算:

-1 ^ (-1 << self::SEQUENCE_BITS)
就是-1的二进制表示为1的补码,其实等同于 :
2**self::SEQUENCE_BITS - 1

最后部分左移后或运算:

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

这里主要是对除了第一位符号位以外的三个部分进行左移相应的偏移量使其归位,并通过或运算重新整合成上面 snowflake 的结构,比如我们用 3 部分 4 位来演示一下该归并操作:

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

总结

到此这篇关于PHP实现Snowflake生成分布式唯一ID的文章就介绍到这了,更多相关PHP Snowflake生成分布式唯一ID内容请搜索我们以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持我们!

时间: 2020-08-28

PHP生成唯一ID之SnowFlake算法

前言:最近需要做一套CMS系统,由于功能比较单一,而且要求灵活,所以放弃了WP这样的成熟系统,自己做一套相对简单一点的.文章的详情页URL想要做成url伪静态的格式即xxx.html 其中xxx考虑过直接用自增主键,但是感觉这样有点暴露文章数量,有同学说可以把初始值设高一点,可是还是可以通过ID差算出一段时间内的文章数量,所以需要一种可以生成唯一ID的算法. 考虑过的方法有 直接用时间戳,或者以此衍生的一系列方法 Mysql自带的uuid 以上两种方法都可以查到就不多做解释了 最终选择了Twit

Java中生成唯一ID的方法示例

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.UU

Python用UUID库生成唯一ID的方法示例

UUID介绍 UUID是128位的全局唯一标识符,通常由32字节的字符串表示.它可以保证时间和空间的唯一性,也称为GUID,全称为:UUID -- Universally Unique IDentifier,Python 中叫 UUID. 它通过MAC地址.时间戳.命名空间.随机数.伪随机数来保证生成ID的唯一性. UUID主要有五个算法,也就是五种方法来实现. uuid1()--基于时间戳.由MAC地址.当前时间戳.随机数生成.可以保证全球范围内的唯一性,但MAC的使用同时带来安全性问题,局域

php 生成唯一id的几种解决方法

网上查了下,有很多的方法 1.md5(time() . mt_rand(1,1000000)); 这种方法有一定的概率会出现重复 2.php内置函数uniqid() uniqid() 函数基于以微秒计的当前时间,生成一个唯一的 ID. w3school参考手册有一句话:"由于基于系统时间,通过该函数生成的 ID 不是最佳的.如需生成绝对唯一的 ID,请使用 md5() 函数". 下面方法返回结果类似:5DDB650F-4389-F4A9-A100-501EF1348872 functi

3种php生成唯一id的方法

小编在网上查了许多关于php生成唯一id方法的文章,发现有很多的方法,特整理本文与大家分享php生成唯一id的解决方法,希望大家喜欢. 1.md5(time() . mt_rand(1,1000000)); 这种方法有一定的概率会出现重复 2.php内置函数uniqid() uniqid() 函数基于以微秒计的当前时间,生成一个唯一的 ID. w3school参考手册有一句话:"由于基于系统时间,通过该函数生成的 ID 不是最佳的.如需生成绝对唯一的 ID,请使用 md5() 函数".

使用PHP uniqid函数生成唯一ID

生成唯一ID的应用场景非常普遍,如临时缓存文件名称,临时变量,临时安全码等,uniqid()函数基于以微秒计的当前时间,生成一个唯一的 ID.由于生成唯一ID与微秒时间关联,因此ID的唯一性非常可靠. 生成的唯一ID默认返回的字符串有 13 个字符串长,如果不定义唯一ID的前缀,最多可返回23个字符串长,如果再结合md5()函数,生成的唯一ID可靠性将更高,这种生成的ID比随机性的ID 最大优点在于可实现排序,特别是一些需要存储在数据库中的值. 一,函数原型 string uniqid ( [s

基于Java代码实现游戏服务器生成全局唯一ID的方法汇总

在服务器系统开发时,为了适应数据大并发的请求,我们往往需要对数据进行异步存储,特别是在做分布式系统时,这个时候就不能等待插入数据库返回了取自动id了,而是需要在插入数据库之前生成一个全局的唯一id,使用全局的唯一id,在游戏服务器中,全局唯一的id可以用于将来合服方便,不会出现键冲突.也可以将来在业务增长的情况下,实现分库分表,比如某一个用户的物品要放在同一个分片内,而这个分片段可能是根据用户id的范围值来确定的,比如用户id大于1000小于100000的用户在一个分片内.目前常用的有以下几种:

php生成唯一数字id的方法汇总

关于生成唯一数字ID的问题,是不是需要使用rand生成一个随机数,然后去数据库查询是否有这个数呢?感觉这样的话有点费时间,有没有其他方法呢? 当然不是,其实有两种方法可以解决. 1. 如果你只用php而不用数据库的话,那时间戳+随机数是最好的方法,且不重复: 2. 如果需要使用数据库,即你还需要给这个id关联一些其他的数据.那就给MySQL数据库中的表的id一个AUTO_INCREMENT(自增)属性,每次插入一条数据时,id自动+1,然后使用mysql_insert_id()或LAST_INS

Python使用uuid库生成唯一标识ID

uuid是128位的全局唯一标识符(univeral unique identifier),通常用32位的一个字符串的形式来表现.有时也称guid(global unique identifier).python中自带了uuid模块来进行uuid的生成和管理工作. python中的uuid模块基于信息如MAC地址.时间戳.命名空间.随机数.伪随机数来uuid.具体方法有如下几个: uuid.uuid1() 基于MAC地址,时间戳,随机数来生成唯一的uuid,可以保证全球范围内的唯一性. uuid

java数据库唯一id生成工具类

本文实例为大家分享了java数据库唯一id生成工具类的具体代码,供大家参考,具体内容如下 import java.io.File; import java.text.SimpleDateFormat; import java.util.Date; import java.util.Map; import java.util.Random; import java.util.UUID; import org.springframework.dao.EmptyResultDataAccessExce