雪花算法（02）算法中的位運算

wangbjun 發布于2019-08-19 10:30 / 1131人閱讀

摘要：前面介紹了雪花算法的理論基礎，可以對大概的算法有個了解，但是細節上可能還是模糊，下面來說一下雪花算法中用到的位運算。這就是雪花算法中兩個位移操作的作用。

前面介紹了雪花算法的理論基礎，可以對大概的算法有個了解，但是細節上可能還是模糊，下面來說一下雪花算法中用到的位運算。這里先介紹兩個，一個是：

<<

一個是

<<的作用是將數字向左移動，這里的數字指的是二進制中的數，并不是字面上的長整型數字，當然移動后數字字面值肯定發生變化，但是這里對這個操作的主要理解要放在二進制數字向左移動上，而不是字面值擴大2的n次方倍。

“|” 的作用是或運算，兩個數對應的位上只要有一個是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字，下面會詳細演示。也就是說，三個需要生成的部分，分別由三個數來生成，然后利用 <<往左移動到對應的位置，最后將三個數字用 | 合并。這就是雪花算法中兩個位移操作的作用。

介紹一個例子比如有三個數字，分別打印出這三個數字的二進制形式：

可以看到，5對應的二進制就是101,8對應的2進制就是1000,10對應的二進制就是1010。這三個數字轉換成二進制后，所有的0和1自然還是在最右邊的末尾，下面就來進行位移操作a向左移動20位，b向左移動10位，c不變：

通過a和b位移結果的前后對比，可以發現在二進制的形式下，位移操作的意義淺顯易懂，就是把代表值的所有數字向左移動了對應的位數。我們把雪花算法生成的數字也分成了三部分，這三部分可以分別按照規則生成，然后用<<操作向左移動對應的位數，就可以到達對應的位置，最后再合并即可。

來看一下合并的代碼：

上面的“a|b|c”操作就是合并三個數字，怎么合并呢？就是多個64位的數字對應的合在一起，在這64中，只要對應位數上有一個位置是1，合并后這個位上的數字就是1，否則就是0，根據這個結果，我們看到數字d的二進制形式確實包含了abc三個的所有數字。雖然最后的結果d是一個難以猜到的數字，但是我們進行位運算一定要看二進制，不要看整數字面值，這三個數字放在了各自對應的位數范圍內，只要三個數字的范圍不越界，也就是說a永遠在從右向左20位以后，b永遠在10到20之間，c永遠在0到10之間，那么這三個數字就可以各管各的，并且結果是合法合理的。

當然這種操作也是有底線的，比如b，他的數字大小轉換成2進制后如果長度比10位大，那么它就會和a互相影響，導致結果不可預料，這就是范圍的由來。我們再來考慮一下雪花算法，除了第一位0之外，第一部分是時間部分，占41位，也就是說生成的時間數字要向左移動（64-1-41=）22位，第二部分是機器信息，占10位，也即是說代表機器信息的數字生成后要向左移動（64-1-41-10=）12位，當然第三部分在末尾，就不用位移了。這三部分計算出來并且向左位移完成后，直接用“|”運算合成即可，就是我們最終要的分布式唯一id。

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