《前端攻城狮 · Snowflake 雪花算法》

news2024/9/25 13:20:21

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文章目录

- 写在前面的话
- 利用现有库
- 自定义实现
- 雪花ID和UUID
- 总结陈词

写在前面的话

雪花 ID 是一种分布式唯一 ID 生成算法，通常由 Twitter 提出的。它的结构通常包括时间戳、机器 ID 和序列号等部分。
如果你想在 Vue.js 中实现雪花 ID 的生成，可以选择自己实现算法，或者使用现成的库。

利用现有库

Step1、下载依赖snowflake-id

npm install snowflake-id

Step2、直接使用

import Snowflake from 'snowflake-id';

const snowflake = new Snowflake();
const id = snowflake.generate();
console.log(id);

自定义实现

class Snowflake {
    constructor(workerId, datacenterId) {
        this.workerId = workerId; // 机器 ID
        this.datacenterId = datacenterId; // 数据中心 ID
        this.sequence = 0; // 序列号
        this.lastTimestamp = -1; // 上次生成 ID 的时间戳

        // 位移配置
        this.workerIdBits = 5; // 机器 ID占用的位数
        this.datacenterIdBits = 5; // 数据中心 ID占用的位数
        this.sequenceBits = 12; // 序列号占用的位数

        // 最大值
        this.maxWorkerId = -1 ^ (-1 << this.workerIdBits); // 31
        this.maxDatacenterId = -1 ^ (-1 << this.datacenterIdBits); // 31
        this.sequenceMask = -1 ^ (-1 << this.sequenceBits); // 4095

        // 时间戳偏移
        this.timestampLeftShift = this.sequenceBits + this.datacenterIdBits + this.workerIdBits; // 22
        this.datacenterIdShift = this.sequenceBits + this.workerIdBits; // 17
        this.workerIdShift = this.sequenceBits; // 12

        this.epoch = 1609459200000; // 自定义纪元（2021-01-01 00:00:00）
    }

    // 获取当前时间戳
    getCurrentTimestamp() {
        return new Date().getTime();
    }

    // 生成 ID
    nextId() {
        let timestamp = this.getCurrentTimestamp();

        if (timestamp < this.lastTimestamp) {
            throw new Error("Clock moved backwards. Refusing to generate id for " + (this.lastTimestamp - timestamp) + " milliseconds");
        }

        if (this.lastTimestamp === timestamp) {
            this.sequence = (this.sequence + 1) & this.sequenceMask; // 序列号自增
            if (this.sequence === 0) {
                timestamp = this.waitNextMillis(this.lastTimestamp); // 等待下一毫秒
            }
        } else {
            this.sequence = 0; // 时间戳改变，序列号重置
        }

        this.lastTimestamp = timestamp;

        // 生成 ID
        return ((timestamp - this.epoch) << this.timestampLeftShift) |
            (this.datacenterId << this.datacenterIdShift) |
            (this.workerId << this.workerIdShift) |
            this.sequence;
    }

    // 等待下一毫秒
    waitNextMillis(lastTimestamp) {
        let timestamp = this.getCurrentTimestamp();
        while (timestamp <= lastTimestamp) {
            timestamp = this.getCurrentTimestamp();
        }
        return timestamp;
    }
}

// 使用示例
const snowflake = new Snowflake(1, 1); // 机器 ID 和数据中心 ID
const id = snowflake.nextId();
console.log(id);

雪花ID和UUID

雪花 ID（Snowflake ID）和 UUID（通用唯一识别码）都是用于生成唯一标识符的技术，但它们在设计目标、结构和使用场景上有显著的区别。

1. 生成方式
雪花 ID：
由多个部分组成，包括时间戳、机器 ID、数据中心 ID 和序列号。
生成过程依赖于时间，通常是基于当前时间戳生成的。
适合分布式系统，可以在多个节点上生成唯一 ID。
UUID：
通常是随机生成的，或者基于时间戳和节点信息（如 MAC 地址）生成。
UUID 的生成不依赖于中心化的时间或机器 ID，具有更高的随机性。
适合需要唯一性但不需要排序的场景。

2. 长度和格式
雪花 ID：
通常是 64 位的整数，表现为一个长整型数字。
结构化，包含时间、机器 ID 和序列号等信息，便于解析。
UUID：
通常是 128 位（16 字节），表现为 32 个十六进制字符，通常以 8-4-4-4-12 的格式表示。
不易于解析，主要用于唯一性标识。

3. 可排序性
雪花 ID：
由于包含时间戳，雪花 ID 是有序的，生成的 ID 随时间递增。
适合需要排序的场景，如数据库主键。
UUID：
UUID 是随机生成的，通常没有顺序性。
不适合需要排序的场景。

4. 冲突概率
雪花 ID：
由于设计上考虑了机器 ID 和序列号，冲突概率非常低，尤其在分布式环境中。
UUID：
虽然 UUID 的设计目标是唯一性，但在极少数情况下（如使用随机生成算法时）仍可能发生冲突。

5. 使用场景
雪花 ID：
适合需要高性能、高并发的分布式系统，如微服务架构、数据库主键等。
适合需要生成有序 ID 的场景。
UUID：
适合需要唯一标识符的场景，如用户 ID、会话 ID 等。
适合不需要排序的场景，或在分布式系统中需要避免中心化生成的情况。

总结
雪花 ID 更适合需要高性能和有序性的分布式系统，而 UUID 更适合需要唯一性但不关心顺序的场景。选择哪种 ID 生成方式取决于具体的应用需求和场景。