PHP 實(shí)現(xiàn) Snowflake 生成分布式唯一 ID的方法

這篇文章主要介紹了PHP 實(shí)現(xiàn) Snowflake 生成分布式唯一 ID的方法，具有一定借鑒價值，需要的朋友可以參考下。希望大家閱讀完這篇文章后大有收獲。下面讓小編帶著大家一起了解一下。

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(shí)現(xiàn)的都沒有考慮到線程安全。

現(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(shí)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(diǎn)的 ID，表示數(shù)值范圍為 2^10 - 1，相當(dāng)于支持 1024 個節(jié)點(diǎn)

● 第四部分 12 個 bit 表示每個工作節(jié)點(diǎn)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:

<?php
class Snowflake
{
    const EPOCH = 1543223810238;    // 起始時間戳，毫秒
    const SEQUENCE_BITS = 12;   //序號部分12位
    const SEQUENCE_MAX = -1 ^ (-1 << self::SEQUENCE_BITS);  // 序號最大值
    const WORKER_BITS = 10; // 節(jié)點(diǎn)部分10位
    const WORKER_MAX = -1 ^ (-1 << self::WORKER_BITS);  // 節(jié)點(diǎn)最大數(shù)值
    const TIME_SHIFT = self::WORKER_BITS + self::SEQUENCE_BITS; // 時間戳部分左偏移量
    const WORKER_SHIFT = self::SEQUENCE_BITS;   // 節(jié)點(diǎn)部分左偏移量
    protected $timestamp;   // 上次ID生成時間戳
    protected $workerId;    // 節(jié)點(diǎn)ID
    protected $sequence;    // 序號
    protected $lock;        // Swoole 互斥鎖
    public function __construct($workerId)
    {
        if ($workerId < 0 || $workerId > 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(shí)邏輯并不復(fù)雜，解釋一下代碼中的位運(yùn)算：

-1 ^ (-1 << self::SEQUENCE_BITS)

就是-1的二進(jìn)制表示為1的補(bǔ)碼,其實(shí)等同于 :

2**self::SEQUENCE_BITS - 1

最后部分左移后或運(yùn)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(yùn)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 = $chan->pop();  // PHP Swoole的channel一定要寫在go(func)的協(xié)程里面?。?
        if (in_array($id, $arr)) {
            exit("ID 已存在");
        }
        array_push($arr, $id);
    }
});
$chan->close();
echo "ok";

跑了一下，確實(shí)不會出現(xiàn)重復(fù)的 ID，對了，我用 Golang 同樣實(shí)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。

感謝你能夠認(rèn)真閱讀完這篇文章，希望小編分享PHP 實(shí)現(xiàn) Snowflake 生成分布式唯一 ID的方法內(nèi)容對大家有幫助，同時也希望大家多多支持億速云，關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道，遇到問題就找億速云，詳細(xì)的解決方法等著你來學(xué)習(xí)!