更新時間:2023-05-22 來源:黑馬程序員 瀏覽量:
在集群高并發(fā)環(huán)境下保證分布式唯一全局ID生成,可以使用雪花算法(Snowflake)來實現(xiàn)。雪花算法是Twitter提出的一種分布式ID生成算法,可以在分布式系統(tǒng)中生成唯一的、遞增的ID。接下來我們通過一段Python代碼來演示一下:
import time
class SnowflakeIDGenerator:
def __init__(self, worker_id, datacenter_id, sequence_bits=12):
self.worker_id = worker_id
self.datacenter_id = datacenter_id
self.sequence_bits = sequence_bits
self.worker_id_bits = 5
self.datacenter_id_bits = 5
self.max_worker_id = -1 ^ (-1 << self.worker_id_bits)
self.max_datacenter_id = -1 ^ (-1 << self.datacenter_id_bits)
self.max_sequence = -1 ^ (-1 << self.sequence_bits)
self.worker_id_shift = self.sequence_bits
self.datacenter_id_shift = self.sequence_bits + self.worker_id_bits
self.timestamp_shift = self.sequence_bits + self.worker_id_bits + self.datacenter_id_bits
self.sequence = 0
self.last_timestamp = -1
if self.worker_id > self.max_worker_id or self.worker_id < 0:
raise ValueError("Worker ID must be between 0 and {}".format(self.max_worker_id))
if self.datacenter_id > self.max_datacenter_id or self.datacenter_id < 0:
raise ValueError("Datacenter ID must be between 0 and {}".format(self.max_datacenter_id))
def generate_id(self):
timestamp = self._get_timestamp()
if timestamp < self.last_timestamp:
raise ValueError("Invalid system clock. Clock moved backwards.")
if timestamp == self.last_timestamp:
self.sequence = (self.sequence + 1) & self.max_sequence
if self.sequence == 0:
timestamp = self._wait_next_millisecond(self.last_timestamp)
else:
self.sequence = 0
self.last_timestamp = timestamp
generated_id = (
(timestamp << self.timestamp_shift) |
(self.datacenter_id << self.datacenter_id_shift) |
(self.worker_id << self.worker_id_shift) |
self.sequence
)
return generated_id
def _get_timestamp(self):
return int(time.time() * 1000)
def _wait_next_millisecond(self, last_timestamp):
timestamp = self._get_timestamp()
while timestamp <= last_timestamp:
timestamp = self._get_timestamp()
return timestamp
使用示例:
generator = SnowflakeIDGenerator(worker_id=1, datacenter_id=1)
for _ in range(10):
generated_id = generator.generate_id()
print(generated_id)
這段示例代碼演示了使用雪花算法生成唯一全局ID的過程。在創(chuàng)建SnowflakeIDGenerator對象時,需要指定worker_id和datacenter_id,它們分別用于標識工作節(jié)點和數(shù)據(jù)中心。然后,通過調(diào)用generate_id()方法即可生成一個唯一的ID。
請注意,這只是一個基本示例代碼,并沒有包含高并發(fā)環(huán)境下的分布式鎖機制。在實際的生產(chǎn)環(huán)境中,我們可能需要使用分布式鎖來確保在高并發(fā)環(huán)境下確保分布式唯一全局ID生成,我們可以結(jié)合雪花算法和分布式鎖機制來實現(xiàn)。以下是一個使用Redis作為分布式鎖的示例代碼:
import time
import redis
class SnowflakeIDGenerator:
def __init__(self, worker_id, datacenter_id, sequence_bits=12):
# 初始化雪花算法相關(guān)參數(shù)
# 初始化Redis連接
self.redis_client = redis.Redis(host='localhost', port=6379)
# 其他參數(shù)...
def generate_id(self):
lock_key = 'id_generator_lock'
# 獲取分布式鎖
acquired_lock = self.redis_client.set(lock_key, 'lock', nx=True, ex=10)
if not acquired_lock:
raise ValueError("Failed to acquire the distributed lock.")
try:
# 生成ID邏輯...
generated_id = ...
return generated_id
finally:
# 釋放分布式鎖
self.redis_client.delete(lock_key)
在示例代碼中,我們使用了Redis作為分布式鎖的實現(xiàn)。在generate_id()方法中,首先嘗試獲取分布式鎖,即在Redis中設(shè)置一個特定的鍵(lock_key),并指定nx=True參數(shù)以確保只有一個線程能夠成功設(shè)置該鍵。如果獲取鎖成功,就可以執(zhí)行生成ID的邏輯;否則,拋出異常或進行相應的處理。
在生成ID的邏輯中,我們可以繼續(xù)使用雪花算法的代碼邏輯,生成唯一的全局ID。在方法最后,無論是否生成成功,都需要釋放分布式鎖,即從Redis中刪除相應的鍵。
需要注意的是,示例中使用了Redis作為分布式鎖的實現(xiàn),我們可以根據(jù)自己的實際情況選擇合適的分布式鎖實現(xiàn)方式,如ZooKeeper、etcd等。另外,示例代碼中省略了部分參數(shù)和細節(jié)實現(xiàn),我們可以根據(jù)自己的需求進行適當?shù)男薷暮脱a充。