Redis算法提升ID生成效率（redis生成分段id）

Redis算法提升ID生成效率

在现代计算机系统中，生成唯一的ID是相当普遍的需求。在许多应用程序中，例如社交网络、电子商务网站、消息队列等等，这些唯一ID通常被用作唯一的用户ID、订单ID等等。在大型分布式系统中，为生成唯一ID的算法选择合适的方法是非常重要的，因为错误的算法可能导致系统性能下降甚至致命的故障。这就要求我们需要寻找一种高效的算法来生成唯一ID，而Redis算法则能够胜任这个任务。

Redis算法是基于时间戳 (Unix timestamp) 的生成，其最初是在Twitter的Snowflake算法的基础上发展而来的。Redis算法的实现非常简单，它采用了三个参数可以简单地描述为

+ 时间戳

+ 机器ID（5位数）

+ 序列号（12位数）

下面我们简要分析这三个参数的用法。

时间戳

时间戳是Redis算法的核心。在Redis算法中，它由当前时间减去一个起始时间生成。以微秒为单位或毫秒为单位计算时间戳较为常见。在长期运行的分布式系统中，时间戳可以防止时钟漂移导致的重复ID、无效ID和ID之间出现的异常间隔。

机器ID

另一个用于确保唯一性的参数是机器ID。在硬件电路和软件系统中，生成这个ID是非常简单的。Redis算法使用5位二进制数来确定机器ID，可以支持32台机器集群，使得每台机器都有一个唯一的标识符。如果您的应用程序有多台实例，可以简单地向每个实例分配一个唯一ID。

序列号

Redis算法的最后一个组成部分是序列号。序列号是12位数字，可以产生4096个ID。它在生成唯一ID方面的作用相当重要，尤其是在多台机器运行的系统中，也可以在单台机器上运行的高速系统中将其修改为10位序列号以提高效率。

现在，我们来看一下Redis算法代码：

// Redis 算法 ID 生成
public class RedisIDGenerator {

    private final long startTime = LocalDate.of(2021, 7, 1)
            .atStartOfDay(ZoneOffset.UTC).toInstant().toEpochMilli();
    private long machineId;

    private long sequence = 0L;
    private static final long SEQUENCE_BIT = 12L;
    private static final long MACHINE_BIT = 5L;
    private static final long MAX_SEQUENCE = -1L ^ (-1L 
    private static final long TIME_LEFT = SEQUENCE_BIT + MACHINE_BIT;
    private static final long MACHINE_LEFT = SEQUENCE_BIT;
    private static final long MAX_MACHINE = -1L ^ (-1L 
    private static final SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
    public RedisIDGenerator(long machineId) {
        if (machineId > MAX_MACHINE || machineId 
            throw new IllegalArgumentException("machine id ∉ [0," + MAX_MACHINE + "]");
        }
        this.machineId = machineId;
    }
    public synchronized long nextId() {
        long currTime = System.currentTimeMillis();
        if (currTime 
            throw new RuntimeException("Clock moved backwards. Refusing to generate id");
        }
        if (currTime == startTime) {
            long expected = sequence & (MAX_SEQUENCE 
            sequence++;
            if (sequence > MAX_SEQUENCE) {
                currTime = wtForNextMillis(currTime);
                sequence = 0L;
            }
            return (currTime - startTime) 
        } else {
            sequence = 0L;
        }
        sequence++;
        if (sequence > MAX_SEQUENCE) {
            currTime = wtForNextMillis(currTime);
            sequence = 0L;
        }
        return (currTime - startTime) 
    }

    private long wtForNextMillis(long currTime) {
        while (currTime 
            currTime = System.currentTimeMillis();
        }
        return currTime;
    }
}

以上就是简单的Redis算法代码，Redis算法采用了通过位操作生成唯一ID的方式，生成高效，且在多机器集群中有效地保持ID的唯一性。 不仅如此，Redis算法还可以在不同编程语言和操作系统之间进行重复使用，提高编程和工程性。同时尽管Redis算法非常理想，也需要做好容错，尤其是在大量使用的情况下。

在现代分布式系统一体化开发中，寻找高效算法来生成唯一ID非常重要，Redis算法则是当前最好的选择之一，本文也对该算法进行了简要分析和实现。