半米牙的笔记

/**
 * Twitter_Snowflake<br>
 * SnowFlakeの構造は以下の通りです（各部分は-で区切られています）：<br>
 * 0 - 0000000000 0000000000 0000000000 0000000000 0 - 00000 - 00000 - 000000000000 <br>
 * 1ビットの識別子。Javaのlong基本型は符号付きで、最上位ビットが符号ビットで、正数は0、負数は1です。したがって、IDは一般に正数で、最上位ビットは0です。<br>
 * 41ビットのタイムスタンプ（ミリ秒単位）。注意：41ビットのタイムスタンプは現在の時間を保存するものではなく、タイムスタンプの差（現在のタイムスタンプ - 開始タイムスタンプ）を保存します。
 * ここでの開始タイムスタンプは、一般的に私たちのID生成器が使用を開始した時間で、プログラムによって指定されます（以下のプログラムIdWorkerクラスのstartTime属性）。41ビットのタイムスタンプは69年間使用できます。年T = (1L << 41) / (1000L * 60 * 60 * 24 * 365) = 69<br>
 * 10ビットのデータマシンビットは、1024ノードに展開可能で、5ビットのdatacenterIdと5ビットのworkerIdを含みます。<br>
 * 12ビットのシーケンスは、ミリ秒内のカウントで、12ビットのカウント順序番号は、各ノードが毎ミリ秒（同じマシン、同じタイムスタンプ）で4096個のID番号を生成することをサポートします。<br>
 * 合計でちょうど64ビットで、Long型になります。<br>
 * SnowFlakeの利点は、全体として時間に従って自増順に並び、全体の分散システム内でIDの衝突が発生しない（データセンターIDとマシンIDで区別される）ことです。また、効率が高く、テストによると、SnowFlakeは毎秒約26万IDを生成できます。
 */
public class SnowflakeIdWorker {

	// ==============================Fields===========================================
	/** 開始タイムスタンプ (2015-01-01) */
	private final long twepoch = 1420041600000L;

	/** マシンIDが占めるビット数 */
	private final long workerIdBits = 5L;

	/** データ識別IDが占めるビット数 */
	private final long datacenterIdBits = 5L;

	/** サポートされる最大マシンID、結果は31（このビットシフトアルゴリズムは、何ビットのバイナリ数が表現できる最大の10進数を迅速に計算できます） */
	private final long maxWorkerId = -1L ^ (-1L << workerIdBits);

	/** サポートされる最大データ識別ID、結果は31 */
	private final long maxDatacenterId = -1L ^ (-1L << datacenterIdBits);

	/** シーケンスがID内で占めるビット数 */
	private final long sequenceBits = 12L;

	/** マシンIDを左に12ビットシフト */
	private final long workerIdShift = sequenceBits;

	/** データ識別IDを左に17ビットシフト（12+5） */
	private final long datacenterIdShift = sequenceBits + workerIdBits;

	/** タイムスタンプを左に22ビットシフト（5+5+12） */
	private final long timestampLeftShift = sequenceBits + workerIdBits + datacenterIdBits;

	/** シーケンス生成のマスク、ここでは4095（0b111111111111=0xfff=4095） */
	private final long sequenceMask = -1L ^ (-1L << sequenceBits);

	/** 作業マシンID（0~31） */
	private long workerId;

	/** データセンターID（0~31） */
	private long datacenterId;

	/** ミリ秒内のシーケンス（0~4095） */
	private long sequence = 0L;

	/** 最後に生成されたIDのタイムスタンプ */
	private long lastTimestamp = -1L;

	//==============================Constructors=====================================
	/**
	 * コンストラクタ
	 * @param workerId 作業ID (0~31)
	 * @param datacenterId データセンターID (0~31)
	 */
	public SnowflakeIdWorker(long workerId, long datacenterId) {
		if (workerId > maxWorkerId || workerId < 0) {
			throw new IllegalArgumentException(String.format("worker Id can't be greater than %d or less than 0", maxWorkerId));
		}
		if (datacenterId > maxDatacenterId || datacenterId < 0) {
			throw new IllegalArgumentException(String.format("datacenter Id can't be greater than %d or less than 0", maxDatacenterId));
		}
		this.workerId = workerId;
		this.datacenterId = datacenterId;
	}

	// ==============================Methods==========================================
	/**
	 * 次のIDを取得する（このメソッドはスレッドセーフです）
	 * @return SnowflakeId
	 */
	public synchronized long nextId() {
		long timestamp = timeGen();

		//現在の時間が最後にIDを生成したタイムスタンプよりも小さい場合、システムの時計が戻ったことを示し、この時点で例外をスローする必要があります。
		if (timestamp < lastTimestamp) {
			throw new RuntimeException(
					String.format("Clock moved backwards.  Refusing to generate id for %d milliseconds", lastTimestamp - timestamp));
		}

		//同じ時間に生成された場合、ミリ秒内のシーケンスを行います。
		if (lastTimestamp == timestamp) {
			sequence = (sequence + 1) & sequenceMask;
			//ミリ秒内のシーケンスがオーバーフロー
			if (sequence == 0) {
				//次のミリ秒までブロックし、新しいタイムスタンプを取得します。
				timestamp = tilNextMillis(lastTimestamp);
			}
		}
		//タイムスタンプが変わった場合、ミリ秒内のシーケンスをリセット
		else {
			sequence = 0L;
		}

		//最後に生成されたIDのタイムスタンプ
		lastTimestamp = timestamp;

		//シフトしてOR演算で64ビットのIDを組み合わせます。
		return ((timestamp - twepoch) << timestampLeftShift) //
				| (datacenterId << datacenterIdShift) //
				| (workerId << workerIdShift) //
				| sequence;
	}

	/**
	 * 次のミリ秒までブロックし、新しいタイムスタンプを取得します。
	 * @param lastTimestamp 最後に生成されたIDのタイムスタンプ
	 * @return 現在のタイムスタンプ
	 */
	protected long tilNextMillis(long lastTimestamp) {
		long timestamp = timeGen();
		while (timestamp <= lastTimestamp) {
			timestamp = timeGen();
		}
		return timestamp;
	}

	/**
	 * ミリ秒単位の現在の時間を返します。
	 * @return 現在の時間（ミリ秒）
	 */
	protected long timeGen() {
		return System.currentTimeMillis();
	}

	//==============================Test=============================================
	/** テスト */
	public static void main(String[] args) {
		SnowflakeIdWorker idWorker = new SnowflakeIdWorker(0, 0);
		for (int i = 0; i < 1000; i++) {
			long id = idWorker.nextId();
			System.out.println(Long.toBinaryString(id));
			System.out.println(id);
		}
	}
}