雪花算法（02）算法中的位運(yùn)算

前面介紹了雪花算法的理論基礎(chǔ)，可以對(duì)大概的算法有個(gè)了解，但是細(xì)節(jié)上可能還是模糊，下面來說一下雪花算法中用到的位運(yùn)算。這里先介紹兩個(gè)，一個(gè)是：

<<

一個(gè)是

|

<<的作用是將數(shù)字向左移動(dòng)，這里的數(shù)字指的是二進(jìn)制中的數(shù)，并不是字面上的長(zhǎng)整型數(shù)字，當(dāng)然移動(dòng)后數(shù)字字面值肯定發(fā)生變化，但是這里對(duì)這個(gè)操作的主要理解要放在二進(jìn)制數(shù)字向左移動(dòng)上，而不是字面值擴(kuò)大2的n次方倍。

“|” 的作用是或運(yùn)算，兩個(gè)數(shù)對(duì)應(yīng)的位上只要有一個(gè)是1就是1，這樣的官方解釋不太明顯，放在雪花算法中的作用就是合并數(shù)字，下面會(huì)詳細(xì)演示。也就是說，三個(gè)需要生成的部分，分別由三個(gè)數(shù)來生成，然后利用 <<往左移動(dòng)到對(duì)應(yīng)的位置，最后將三個(gè)數(shù)字用 | 合并。這就是雪花算法中兩個(gè)位移操作的作用。

介紹一個(gè)例子比如有三個(gè)數(shù)字，分別打印出這三個(gè)數(shù)字的二進(jìn)制形式：

可以看到，5對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制就是101,8對(duì)應(yīng)的2進(jìn)制就是1000,10對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制就是1010。這三個(gè)數(shù)字轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制后，所有的0和1自然還是在最右邊的末尾，下面就來進(jìn)行位移操作a向左移動(dòng)20位，b向左移動(dòng)10位，c不變：

通過a和b位移結(jié)果的前后對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)在二進(jìn)制的形式下，位移操作的意義淺顯易懂，就是把代表值的所有數(shù)字向左移動(dòng)了對(duì)應(yīng)的位數(shù)。我們把雪花算法生成的數(shù)字也分成了三部分，這三部分可以分別按照規(guī)則生成，然后用<<操作向左移動(dòng)對(duì)應(yīng)的位數(shù)，就可以到達(dá)對(duì)應(yīng)的位置，最后再合并即可。

來看一下合并的代碼：

上面的“a|b|c”操作就是合并三個(gè)數(shù)字，怎么合并呢？就是多個(gè)64位的數(shù)字對(duì)應(yīng)的合在一起，在這64中，只要對(duì)應(yīng)位數(shù)上有一個(gè)位置是1，合并后這個(gè)位上的數(shù)字就是1，否則就是0，根據(jù)這個(gè)結(jié)果，我們看到數(shù)字d的二進(jìn)制形式確實(shí)包含了abc三個(gè)的所有數(shù)字。雖然最后的結(jié)果d是一個(gè)難以猜到的數(shù)字，但是我們進(jìn)行位運(yùn)算一定要看二進(jìn)制，不要看整數(shù)字面值，這三個(gè)數(shù)字放在了各自對(duì)應(yīng)的位數(shù)范圍內(nèi)，只要三個(gè)數(shù)字的范圍不越界，也就是說a永遠(yuǎn)在從右向左20位以后，b永遠(yuǎn)在10到20之間，c永遠(yuǎn)在0到10之間，那么這三個(gè)數(shù)字就可以各管各的，并且結(jié)果是合法合理的。

當(dāng)然這種操作也是有底線的，比如b，他的數(shù)字大小轉(zhuǎn)換成2進(jìn)制后如果長(zhǎng)度比10位大，那么它就會(huì)和a互相影響，導(dǎo)致結(jié)果不可預(yù)料，這就是范圍的由來。我們?cè)賮砜紤]一下雪花算法，除了第一位0之外，第一部分是時(shí)間部分，占41位，也就是說生成的時(shí)間數(shù)字要向左移動(dòng)（64-1-41=）22位，第二部分是機(jī)器信息，占10位，也即是說代表機(jī)器信息的數(shù)字生成后要向左移動(dòng)（64-1-41-10=）12位，當(dāng)然第三部分在末尾，就不用位移了。這三部分計(jì)算出來并且向左位移完成后，直接用“|”運(yùn)算合成即可，就是我們最終要的分布式唯一id。

代碼地址：https://gitee.com/blueses/snowflake-demo 02