PHP怎么使用Snowflake生成分布式唯一ID

這篇文章主要介紹了PHP怎么使用Snowflake生成分布式唯一ID，具有一定借鑒價(jià)值，感興趣的朋友可以參考下，希望大家閱讀完這篇文章之后大有收獲，下面讓小編帶著大家一起了解一下。

前言

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(chǎng)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(méi)有考慮到線程安全?，F(xiàn)在 PHP 有了 Swoole 的鎖和協(xié)程的加持，對(duì)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(lái)學(xué)習(xí)下實(shí)現(xiàn)最簡(jiǎn)單的 snowflake。

先來(lái)看以下 snowflake 的結(jié)構(gòu)：

生成的數(shù)值是 64 位，分成 4 個(gè)部分：

• 第一個(gè) bit 為符號(hào)位，最高位為 0 表示正數(shù)

• 第二部分 41 個(gè) bit 用于記錄生成 ID 時(shí)候的時(shí)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(duì)于某一時(shí)間的偏移量

• 第三部分的 10 個(gè) 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(gè)節(jié)點(diǎn)

• 第四部分 12 個(gè) bit 表示每個(gè)工作節(jié)點(diǎn)沒(méi)毫秒生成的循環(huán)自增 id，最多可以生成 2^12 -1 個(gè) id，超出歸零等待下一毫秒重新自增。
  

<?php

class Snowflake
{
  const EPOCH = 1543223810238;  // 起始時(shí)間戳，毫秒

  const SEQUENCE_BITS = 12;  //序號(hào)部分12位
  const SEQUENCE_MAX = -1 ^ (-1 << self::SEQUENCE_BITS); // 序號(hào)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(shí)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(shí)間戳
  protected $workerId;  // 節(jié)點(diǎn)ID
  protected $sequence;  // 序號(hào)
  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 ($this->sequence > self::SEQUENCE_MAX) {
        // 當(dāng)前毫秒內(nèi)生成的序號(hào)已經(jīng)超出最大范圍，等待下一毫秒重新生成
        while ($now <= $this->timestamp) {
          $now = $this->now();
        }
      }
    } else {
      $this->sequence = 0;
    }

    $this->timestamp = $now;  // 更新ID生時(shí)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(duì)除了第一位符號(hào)位以外的三個(gè)部分進(jìn)行左移相應(yīng)的偏移量使其歸位，并通過(guò)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(lái)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

感謝你能夠認(rèn)真閱讀完這篇文章，希望小編分享的“PHP怎么使用Snowflake生成分布式唯一ID”這篇文章對(duì)大家有幫助，同時(shí)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，更多相關(guān)知識(shí)等著你來(lái)學(xué)習(xí)!