摘要：使用生成很多都是在分布式場(chǎng)景下使用，我看了下網(wǎng)上有其中有幾篇實(shí)現(xiàn)的都沒(méi)有考慮到線程安全。現(xiàn)在有了的鎖和協(xié)程的加持，對(duì)于我們開(kāi)發(fā)線程安全和高并發(fā)模擬還是很方便的，這里用結(jié)合來(lái)學(xué)習(xí)下實(shí)現(xiàn)最簡(jiǎn)單的好久沒(méi)寫(xiě)，感覺(jué)沒(méi)有真寫(xiě)不了了。

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。現(xiàn)在 PHP 有了 Swoole 的鎖和協(xié)程的加持，對(duì)于我們開(kāi)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（好久沒(méi)寫(xiě) PHP，感覺(jué)沒(méi)有 IDE 真寫(xiě)不了 PHP 了）。

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

先貼下代碼:

 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

下面借助 Swoole 的協(xié)程和 channel 來(lái)暴力測(cè)試一下，看看生成的 ID 是否會(huì)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 = $chan->pop();
        if (in_array($id, $arr)) {
            exit("ID 已存在");
        }
        array_push($arr, $id);
    }
});

$chan->close();

echo "ok";

跑了一下，確實(shí)不會(huì)出現(xiàn)重復(fù)的 ID，對(duì)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(cè)試，PHP 的執(zhí)行時(shí)間是大約 12 秒左右，Golang 只需要 1 秒。文章有什么錯(cuò)誤還請(qǐng)指正，謝謝。

轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明： 轉(zhuǎn)載自Ryan 是菜鳥(niǎo) | LNMP 技術(shù)棧筆記

如果覺(jué)得本篇文章對(duì)您十分有益，何不 打賞一下

本文鏈接地址: PHP 實(shí)現(xiàn) Snowflake 生成分布式唯一 ID