【Java后端】Spring Boot 集成雪花算法唯一 ID-EW帮帮网

Spring Boot 实现基于雪花算法的分布式唯一 ID 生成器

在分布式系统中，我们经常需要生成 全局唯一 ID，比如用户 ID、订单号、消息 ID 等。常见的方式有：数据库自增主键、UUID、Redis/Zookeeper 分布式 ID 服务、百度 UidGenerator、美团 Leaf 等。

其中，Twitter 的雪花算法（Snowflake） 是一种轻量级、高性能的分布式唯一 ID 解决方案，被广泛使用。本文将带你在 Spring Boot 中实现并集成雪花算法。

一、为什么需要雪花算法？

数据库自增 ID
- 简单，但在分库分表和分布式场景下会产生冲突。
UUID
- 全球唯一，但字符串太长（36 位），不适合做数据库索引。
雪花算法（Snowflake）
- 生成 64 位 long 型 ID，趋势递增，性能高，适合分布式环境。

二、雪花算法原理

Snowflake 算法会生成一个 64 bit 的 long 型整数，格式如下：

| 1位符号位(始终为0) | 41位时间戳 | 5位数据中心ID | 5位机器ID | 12位序列号 |

符号位：始终为 0，保证 ID 为正数。
时间戳：当前毫秒时间戳 - 起始时间戳，可用约 69 年。
数据中心 ID：范围 0~31，可支持 32 个数据中心。
机器 ID：范围 0~31，每个数据中心支持 32 台机器。
序列号：范围 0~4095，每毫秒可生成 4096 个唯一 ID。

三、Spring Boot 实现雪花算法

1. 创建工具类 `SnowflakeIdGenerator`



import org.springframework.beans.factory.annotation.Value;
import org.springframework.stereotype.Component;

/**
 * 雪花算法ID生成器
 * 
 * 雪花算法生成的ID结构：
 * 0 - 0000000000 0000000000 0000000000 0000000000 0 - 00000 - 00000 - 000000000000
 * 1位符号位 + 41位时间戳 + 5位数据中心ID + 5位机器ID + 12位序列号 = 64位
 * 
 * 特点：
 * - 生成的ID趋势递增
 * - 整个分布式系统内不会产生重复ID
 * - 能够根据时间戳排序
 * - 每毫秒能够生成4096个ID
 */
@Component
public class SnowflakeIdGenerator {

    /**
     * 起始时间戳 (2024-01-01 00:00:00)
     * 可以使用约69年
     */
    private static final long START_TIMESTAMP = 1704067200000L;

    /**
     * 数据中心ID位数
     */
    private static final long DATACENTER_ID_BITS = 5L;

    /**
     * 机器ID位数
     */
    private static final long MACHINE_ID_BITS = 5L;

    /**
     * 序列号位数
     */
    private static final long SEQUENCE_BITS = 12L;

    /**
     * 数据中心ID最大值 (2^5 - 1 = 31)
     */
    private static final long MAX_DATACENTER_ID = ~(-1L << DATACENTER_ID_BITS);

    /**
     * 机器ID最大值 (2^5 - 1 = 31)
     */
    private static final long MAX_MACHINE_ID = ~(-1L << MACHINE_ID_BITS);

    /**
     * 序列号最大值 (2^12 - 1 = 4095)
     */
    private static final long MAX_SEQUENCE = ~(-1L << SEQUENCE_BITS);

    /**
     * 机器ID左移位数
     */
    private static final long MACHINE_ID_SHIFT = SEQUENCE_BITS;

    /**
     * 数据中心ID左移位数
     */
    private static final long DATACENTER_ID_SHIFT = SEQUENCE_BITS + MACHINE_ID_BITS;

    /**
     * 时间戳左移位数
     */
    private static final long TIMESTAMP_SHIFT = SEQUENCE_BITS + MACHINE_ID_BITS + DATACENTER_ID_BITS;

    /**
     * 数据中心ID
     */
    private final long datacenterId;

    /**
     * 机器ID
     */
    private final long machineId;

    /**
     * 序列号
     */
    private long sequence = 0L;

    /**
     * 上次生成ID的时间戳
     */
    private long lastTimestamp = -1L;

    /**
     * 构造函数
     */
    public SnowflakeIdGenerator(
            @Value("${snowflake.datacenter-id:1}") long datacenterId,
            @Value("${snowflake.machine-id:1}") long machineId) {
        
        if (datacenterId > MAX_DATACENTER_ID || datacenterId < 0) {
            throw new IllegalArgumentException(
                String.format("数据中心ID必须在0-%d之间", MAX_DATACENTER_ID));
        }
        
        if (machineId > MAX_MACHINE_ID || machineId < 0) {
            throw new IllegalArgumentException(
                String.format("机器ID必须在0-%d之间", MAX_MACHINE_ID));
        }
        
        this.datacenterId = datacenterId;
        this.machineId = machineId;
    }

    /**
     * 生成下一个ID
     * 
     * @return 唯一ID
     */
    public synchronized long nextId() {
        long timestamp = getCurrentTimestamp();

        // 如果当前时间小于上一次ID生成的时间戳，说明系统时钟回退过，抛出异常
        if (timestamp < lastTimestamp) {
            throw new RuntimeException(
                String.format("系统时钟回退，拒绝生成ID。时钟回退了%d毫秒", lastTimestamp - timestamp));
        }

        // 如果是同一时间生成的，则进行毫秒内序列
        if (lastTimestamp == timestamp) {
            sequence = (sequence + 1) & MAX_SEQUENCE;
            // 毫秒内序列溢出，等待下一毫秒
            if (sequence == 0) {
                timestamp = getNextTimestamp(lastTimestamp);
            }
        } else {
            // 时间戳改变，毫秒内序列重置
            sequence = 0L;
        }

        // 上次生成ID的时间戳
        lastTimestamp = timestamp;

        // 移位并通过或运算拼到一起组成64位的ID
        return ((timestamp - START_TIMESTAMP) << TIMESTAMP_SHIFT)
                | (datacenterId << DATACENTER_ID_SHIFT)
                | (machineId << MACHINE_ID_SHIFT)
                | sequence;
    }

    /**
     * 生成字符串格式的ID
     * 
     * @return 字符串ID
     */
    public String nextIdStr() {
        return String.valueOf(nextId());
    }

    /**
     * 解析ID获取生成时间
     * 
     * @param id 雪花ID
     * @return 生成时间戳
     */
    public long parseTimestamp(long id) {
        return (id >> TIMESTAMP_SHIFT) + START_TIMESTAMP;
    }

    /**
     * 解析ID获取数据中心ID
     * 
     * @param id 雪花ID
     * @return 数据中心ID
     */
    public long parseDatacenterId(long id) {
        return (id >> DATACENTER_ID_SHIFT) & MAX_DATACENTER_ID;
    }

    /**
     * 解析ID获取机器ID
     * 
     * @param id 雪花ID
     * @return 机器ID
     */
    public long parseMachineId(long id) {
        return (id >> MACHINE_ID_SHIFT) & MAX_MACHINE_ID;
    }

    /**
     * 解析ID获取序列号
     * 
     * @param id 雪花ID
     * @return 序列号
     */
    public long parseSequence(long id) {
        return id & MAX_SEQUENCE;
    }

    /**
     * 获取当前时间戳
     * 
     * @return 当前时间戳
     */
    private long getCurrentTimestamp() {
        return System.currentTimeMillis();
    }

    /**
     * 获取下一毫秒时间戳
     * 
     * @param lastTimestamp 上次时间戳
     * @return 下一毫秒时间戳
     */
    private long getNextTimestamp(long lastTimestamp) {
        long timestamp = getCurrentTimestamp();
        while (timestamp <= lastTimestamp) {
            timestamp = getCurrentTimestamp();
        }
        return timestamp;
    }

    /**
     * 获取生成器信息
     * 
     * @return 生成器信息
     */
    public String getGeneratorInfo() {
        return String.format("SnowflakeIdGenerator[datacenterId=%d, machineId=%d]", 
                           datacenterId, machineId);
    }
}

2. 在 Spring Boot 中配置 Bean


import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Component;

import javax.annotation.PostConstruct;

/**
 * ID生成工具类
 * 提供静态方法方便调用
 */
@Component
public class IdUtils {

    @Autowired
    private SnowflakeIdGenerator snowflakeIdGenerator;

    private static SnowflakeIdGenerator staticSnowflakeIdGenerator;
    
    // 静态初始化，确保在没有Spring容器时也能工作
    static {
        if (staticSnowflakeIdGenerator == null) {
            staticSnowflakeIdGenerator = new SnowflakeIdGenerator(1, 1);
        }
    }

    @PostConstruct
    public void init() {
        if (snowflakeIdGenerator != null) {
            staticSnowflakeIdGenerator = snowflakeIdGenerator;
        }
    }

    /**
     * 生成雪花算法ID
     * 
     * @return 唯一ID
     */
    public static long generateId() {
        return staticSnowflakeIdGenerator.nextId();
    }

    /**
     * 生成雪花算法ID字符串
     * 
     * @return 唯一ID字符串
     */
    public static String generateIdStr() {
        return staticSnowflakeIdGenerator.nextIdStr();
    }

    /**
     * 解析ID获取生成时间
     * 
     * @param id 雪花ID
     * @return 生成时间戳
     */
    public static long parseTimestamp(long id) {
        return staticSnowflakeIdGenerator.parseTimestamp(id);
    }

    /**
     * 解析ID获取数据中心ID
     * 
     * @param id 雪花ID
     * @return 数据中心ID
     */
    public static long parseDatacenterId(long id) {
        return staticSnowflakeIdGenerator.parseDatacenterId(id);
    }

    /**
     * 解析ID获取机器ID
     * 
     * @param id 雪花ID
     * @return 机器ID
     */
    public static long parseMachineId(long id) {
        return staticSnowflakeIdGenerator.parseMachineId(id);
    }

    /**
     * 解析ID获取序列号
     * 
     * @param id 雪花ID
     * @return 序列号
     */
    public static long parseSequence(long id) {
        return staticSnowflakeIdGenerator.parseSequence(id);
    }

    /**
     * 获取生成器信息
     * 
     * @return 生成器信息
     */
    public static String getGeneratorInfo() {
        return staticSnowflakeIdGenerator.getGeneratorInfo();
    }
}

3. 测试工具类



import java.time.LocalDateTime;
import java.time.format.DateTimeFormatter;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Set;
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;

/**
 * 简单的雪花算法测试工具
 * 独立运行，不依赖Spring容器
 */
public class SimpleSnowflakeTest {
    
    private static final DateTimeFormatter FORMATTER = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm:ss.SSS");
    
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("=== 雪花算法ID生成器简单测试 ===\n");
        
        // 创建生成器实例
        SnowflakeIdGenerator generator = new SnowflakeIdGenerator(1, 1);
        
        // 显示配置信息
        showInfo(generator);
        
        // 基础功能测试
        testBasicGeneration(generator);
        
        // 批量生成测试
        testBatchGeneration(generator);
        
        // 性能测试
        testPerformance(generator);
        
        // 唯一性测试
        testUniqueness(generator);
        
        // 递增性测试
        testIncrement(generator);
        
        System.out.println("\n=== 测试完成 ===");
    }
    
    /**
     * 显示配置信息
     */
    private static void showInfo(SnowflakeIdGenerator generator) {
        System.out.println("📋 配置信息:");
        System.out.println("  数据中心ID: 1");
        System.out.println("  机器ID: 1");
        System.out.println("  当前时间: " + LocalDateTime.now().format(FORMATTER));
        System.out.println();
    }
    
    /**
     * 基础ID生成测试
     */
    private static void testBasicGeneration(SnowflakeIdGenerator generator) {
        System.out.println("🔧 基础ID生成测试:");
        
        // 生成单个ID
        long id1 = generator.nextId();
        System.out.println("  单个ID: " + id1);
        
        // 连续生成几个ID
        System.out.println("  连续生成5个ID:");
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            long id = generator.nextId();
            System.out.println("    ID " + (i + 1) + ": " + id);
        }
        System.out.println();
    }
    
    /**
     * 批量生成测试
     */
    private static void testBatchGeneration(SnowflakeIdGenerator generator) {
        System.out.println("📦 批量生成测试:");
        
        int count = 10;
        List<Long> ids = new ArrayList<>();
        
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < count; i++) {
            ids.add(generator.nextId());
        }
        long endTime = System.currentTimeMillis();
        
        System.out.println("  生成 " + count + " 个ID耗时: " + (endTime - startTime) + "ms");
        System.out.println("  生成的ID:");
        for (int i = 0; i < ids.size(); i++) {
            System.out.println("    " + (i + 1) + ": " + ids.get(i));
        }
        System.out.println();
    }
    
    /**
     * 性能测试
     */
    private static void testPerformance(SnowflakeIdGenerator generator) {
        System.out.println("⚡ 性能测试:");
        
        int testCount = 100000;
        
        System.out.println("  单线程性能测试 (" + testCount + " 个ID):");
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        
        for (int i = 0; i < testCount; i++) {
            generator.nextId();
        }
        
        long endTime = System.currentTimeMillis();
        long duration = endTime - startTime;
        double avgTimePerId = (double) duration / testCount;
        double idsPerSecond = testCount * 1000.0 / duration;
        
        System.out.println("    总耗时: " + duration + "ms");
        System.out.println("    平均每个ID: " + String.format("%.4f", avgTimePerId) + "ms");
        System.out.println("    每秒生成: " + String.format("%.0f", idsPerSecond) + " 个ID");
        System.out.println();
    }
    
    /**
     * 唯一性测试
     */
    private static void testUniqueness(SnowflakeIdGenerator generator) {
        System.out.println("🔑 唯一性测试:");
        
        int testCount = 100000;
        Set<Long> ids = ConcurrentHashMap.newKeySet();
        
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        
        for (int i = 0; i < testCount; i++) {
            Long id = generator.nextId();
            ids.add(id);
        }
        
        long endTime = System.currentTimeMillis();
        
        System.out.println("  生成ID数量: " + testCount);
        System.out.println("  唯一ID数量: " + ids.size());
        System.out.println("  唯一性测试: " + (ids.size() == testCount ? "✅ 通过" : "❌ 失败"));
        System.out.println("  测试耗时: " + (endTime - startTime) + "ms");
        System.out.println();
    }
    
    /**
     * 递增性测试
     */
    private static void testIncrement(SnowflakeIdGenerator generator) {
        System.out.println("📈 递增性测试:");
        
        int testCount = 100;
        List<Long> ids = new ArrayList<>();
        
        // 生成测试ID
        for (int i = 0; i < testCount; i++) {
            ids.add(generator.nextId());
        }
        
        // 检查递增性
        boolean isIncreasing = true;
        int nonIncreasingCount = 0;
        
        for (int i = 1; i < ids.size(); i++) {
            if (ids.get(i) <= ids.get(i - 1)) {
                isIncreasing = false;
                nonIncreasingCount++;
            }
        }
        
        System.out.println("  测试ID数量: " + testCount);
        System.out.println("  递增性测试: " + (isIncreasing ? "✅ 通过" : "❌ 失败"));
        if (!isIncreasing) {
            System.out.println("  非递增数量: " + nonIncreasingCount);
        }
        
        // 显示前几个和后几个ID
        System.out.println("  前5个ID:");
        for (int i = 0; i < Math.min(5, ids.size()); i++) {
            System.out.println("    " + (i + 1) + ": " + ids.get(i));
        }
        
        if (ids.size() > 5) {
            System.out.println("  后5个ID:");
            for (int i = ids.size() - 5; i < ids.size(); i++) {
                System.out.println("    " + (i + 1) + ": " + ids.get(i));
            }
        }
        System.out.println();
    }
    
    /**
     * 演示ID解析功能
     */
    private static void testIdParsing() {
        System.out.println("🔍 ID解析测试:");
        
        // 创建生成器
        SnowflakeIdGenerator generator = new SnowflakeIdGenerator(1, 1);
        Long testId = generator.nextId();
        
        System.out.println("  测试ID: " + testId);
        
        // 解析ID的各个部分
        long timestamp = IdUtils.parseTimestamp(testId);
        long datacenterId = IdUtils.parseDatacenterId(testId);
        long machineId = IdUtils.parseMachineId(testId);
        long sequence = IdUtils.parseSequence(testId);
        
        LocalDateTime generatedTime = LocalDateTime.ofInstant(
            java.time.Instant.ofEpochMilli(timestamp), 
            java.time.ZoneId.systemDefault()
        );
        
        System.out.println("  解析结果:");
        System.out.println("    时间戳: " + timestamp);
        System.out.println("    生成时间: " + generatedTime.format(FORMATTER));
        System.out.println("    数据中心ID: " + datacenterId);
        System.out.println("    机器ID: " + machineId);
        System.out.println("    序列号: " + sequence);
        
        // 计算ID生成到现在的时间差
        long age = System.currentTimeMillis() - timestamp;
        System.out.println("    ID年龄: " + age + "ms");
        System.out.println();
    }
    
    /**
     * 演示不同配置的生成器
     */
    private static void testDifferentConfigurations() {
        System.out.println("⚙️  不同配置测试:");
        
        // 创建不同配置的生成器
        SnowflakeIdGenerator generator1 = new SnowflakeIdGenerator(1, 1);
        SnowflakeIdGenerator generator2 = new SnowflakeIdGenerator(1, 2);
        SnowflakeIdGenerator generator3 = new SnowflakeIdGenerator(2, 1);
        
        System.out.println("  数据中心1-机器1: " + generator1.nextId());
        System.out.println("  数据中心1-机器2: " + generator2.nextId());
        System.out.println("  数据中心2-机器1: " + generator3.nextId());
        System.out.println();
    }
}

直接运行

4. 在业务中使用


import com.example.common.util.IdUtils;
import com.example.common.util.SnowflakeIdGenerator;
import com.example.common.web.ApiResponse;
import io.swagger.annotations.Api;
import io.swagger.annotations.ApiOperation;
import io.swagger.annotations.ApiParam;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.*;

import java.time.Instant;
import java.time.LocalDateTime;
import java.time.ZoneId;
import java.time.format.DateTimeFormatter;
import java.util.ArrayList;
import java.util.HashMap;
import java.util.List;
import java.util.Map;

/**
 * ID生成控制器
 * 提供雪花算法ID的生成和解析服务
 */
@RestController
@RequestMapping("/common/id")
@Api(tags = "ID生成服务")
public class IdController {

    @Autowired
    private SnowflakeIdGenerator snowflakeIdGenerator;

    /**
     * 生成单个雪花算法ID
     */
    @GetMapping("/generate")
    @ApiOperation("生成单个雪花算法ID")
    public ApiResponse<Map<String, Object>> generateId() {
        long id = IdUtils.generateId();
        
        Map<String, Object> result = new HashMap<>();
        result.put("id", id);
        result.put("idStr", String.valueOf(id));
        result.put("timestamp", System.currentTimeMillis());
        result.put("generatedAt", LocalDateTime.now().format(DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm:ss")));
        
        return ApiResponse.success(result);
    }

    /**
     * 生成字符串格式的雪花算法ID
     */
    @GetMapping("/generate/string")
    @ApiOperation("生成字符串格式的雪花算法ID")
    public ApiResponse<Map<String, Object>> generateIdString() {
        String idStr = IdUtils.generateIdStr();
        
        Map<String, Object> result = new HashMap<>();
        result.put("idStr", idStr);
        result.put("id", Long.parseLong(idStr));
        result.put("timestamp", System.currentTimeMillis());
        result.put("generatedAt", LocalDateTime.now().format(DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm:ss")));
        
        return ApiResponse.success(result);
    }

    /**
     * 批量生成雪花算法ID
     */
    @GetMapping("/generate/batch")
    @ApiOperation("批量生成雪花算法ID")
    public ApiResponse<Map<String, Object>> generateBatchIds(
            @ApiParam("生成数量，最大100") @RequestParam(defaultValue = "10") int count) {
        
        if (count <= 0 || count > 100) {
            return ApiResponse.error(400, "生成数量必须在1-100之间");
        }
        
        List<Long> ids = new ArrayList<>();
        List<String> idStrs = new ArrayList<>();
        
        for (int i = 0; i < count; i++) {
            long id = IdUtils.generateId();
            ids.add(id);
            idStrs.add(String.valueOf(id));
        }
        
        Map<String, Object> result = new HashMap<>();
        result.put("count", count);
        result.put("ids", ids);
        result.put("idStrs", idStrs);
        result.put("timestamp", System.currentTimeMillis());
        result.put("generatedAt", LocalDateTime.now().format(DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm:ss")));
        
        return ApiResponse.success(result);
    }

    /**
     * 解析雪花算法ID
     */
    @GetMapping("/parse/{id}")
    @ApiOperation("解析雪花算法ID")
    public ApiResponse<Map<String, Object>> parseId(
            @ApiParam("要解析的雪花算法ID") @PathVariable Long id) {
        
        try {
            long timestamp = IdUtils.parseTimestamp(id);
            long datacenterId = IdUtils.parseDatacenterId(id);
            long machineId = IdUtils.parseMachineId(id);
            long sequence = IdUtils.parseSequence(id);
            
            LocalDateTime generatedTime = LocalDateTime.ofInstant(
                Instant.ofEpochMilli(timestamp), ZoneId.systemDefault());
            
            Map<String, Object> result = new HashMap<>();
            result.put("originalId", id);
            result.put("originalIdStr", String.valueOf(id));
            result.put("timestamp", timestamp);
            result.put("generatedTime", generatedTime.format(DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm:ss")));
            result.put("datacenterId", datacenterId);
            result.put("machineId", machineId);
            result.put("sequence", sequence);
            
            // 计算ID生成到现在的时间差
            long timeDiff = System.currentTimeMillis() - timestamp;
            result.put("ageMs", timeDiff);
            result.put("ageSeconds", timeDiff / 1000);
            result.put("ageMinutes", timeDiff / (1000 * 60));
            
            return ApiResponse.success(result);
            
        } catch (Exception e) {
            return ApiResponse.error(400, "无效的雪花算法ID: " + e.getMessage());
        }
    }

    /**
     * 批量解析雪花算法ID
     */
    @PostMapping("/parse/batch")
    @ApiOperation("批量解析雪花算法ID")
    public ApiResponse<Map<String, Object>> parseBatchIds(
            @ApiParam("要解析的ID列表") @RequestBody List<Long> ids) {
        
        if (ids == null || ids.isEmpty()) {
            return ApiResponse.error(400, "ID列表不能为空");
        }
        
        if (ids.size() > 50) {
            return ApiResponse.error(400, "一次最多解析50个ID");
        }
        
        List<Map<String, Object>> results = new ArrayList<>();
        List<String> errors = new ArrayList<>();
        
        for (Long id : ids) {
            try {
                long timestamp = IdUtils.parseTimestamp(id);
                long datacenterId = IdUtils.parseDatacenterId(id);
                long machineId = IdUtils.parseMachineId(id);
                long sequence = IdUtils.parseSequence(id);
                
                LocalDateTime generatedTime = LocalDateTime.ofInstant(
                    Instant.ofEpochMilli(timestamp), ZoneId.systemDefault());
                
                Map<String, Object> result = new HashMap<>();
                result.put("originalId", id);
                result.put("timestamp", timestamp);
                result.put("generatedTime", generatedTime.format(DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm:ss")));
                result.put("datacenterId", datacenterId);
                result.put("machineId", machineId);
                result.put("sequence", sequence);
                
                results.add(result);
                
            } catch (Exception e) {
                errors.add("ID " + id + " 解析失败: " + e.getMessage());
            }
        }
        
        Map<String, Object> response = new HashMap<>();
        response.put("totalCount", ids.size());
        response.put("successCount", results.size());
        response.put("errorCount", errors.size());
        response.put("results", results);
        
        if (!errors.isEmpty()) {
            response.put("errors", errors);
        }
        
        return ApiResponse.success(response);
    }

    /**
     * 获取ID生成器信息
     */
    @GetMapping("/info")
    @ApiOperation("获取ID生成器信息")
    public ApiResponse<Map<String, Object>> getGeneratorInfo() {
        String generatorInfo = IdUtils.getGeneratorInfo();
        
        // 生成一个示例ID用于展示
        long sampleId = IdUtils.generateId();
        
        Map<String, Object> result = new HashMap<>();
        result.put("generatorInfo", generatorInfo);
        result.put("sampleId", sampleId);
        result.put("sampleIdStr", String.valueOf(sampleId));
        result.put("currentTimestamp", System.currentTimeMillis());
        result.put("currentTime", LocalDateTime.now().format(DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm:ss")));
        
        // 添加雪花算法的基本信息
        Map<String, Object> algorithmInfo = new HashMap<>();
        algorithmInfo.put("name", "Snowflake Algorithm");
        algorithmInfo.put("totalBits", 64);
        algorithmInfo.put("timestampBits", 41);
        algorithmInfo.put("datacenterIdBits", 5);
        algorithmInfo.put("machineIdBits", 5);
        algorithmInfo.put("sequenceBits", 12);
        algorithmInfo.put("maxDatacenterId", 31);
        algorithmInfo.put("maxMachineId", 31);
        algorithmInfo.put("maxSequence", 4095);
        algorithmInfo.put("maxIdsPerMs", 4096);
        algorithmInfo.put("maxIdsPerSecond", 4096000);
        
        result.put("algorithmInfo", algorithmInfo);
        
        return ApiResponse.success(result);
    }

    /**
     * 健康检查 - 测试ID生成性能
     */
    @GetMapping("/health")
    @ApiOperation("ID生成器健康检查")
    public ApiResponse<Map<String, Object>> healthCheck() {
        try {
            long startTime = System.currentTimeMillis();
            
            // 生成100个ID测试性能
            List<Long> testIds = new ArrayList<>();
            for (int i = 0; i < 100; i++) {
                testIds.add(IdUtils.generateId());
            }
            
            long endTime = System.currentTimeMillis();
            long duration = endTime - startTime;
            
            // 验证ID的唯一性
            long distinctCount = testIds.stream().distinct().count();
            boolean isUnique = distinctCount == testIds.size();
            
            // 验证ID的递增性
            boolean isIncreasing = true;
            for (int i = 1; i < testIds.size(); i++) {
                if (testIds.get(i) <= testIds.get(i - 1)) {
                    isIncreasing = false;
                    break;
                }
            }
            
            Map<String, Object> result = new HashMap<>();
            result.put("status", "healthy");
            result.put("testCount", 100);
            result.put("durationMs", duration);
            result.put("avgTimePerIdMs", duration / 100.0);
            result.put("idsPerSecond", Math.round(100000.0 / duration));
            result.put("uniqueIds", isUnique);
            result.put("increasingOrder", isIncreasing);
            result.put("firstId", testIds.get(0));
            result.put("lastId", testIds.get(testIds.size() - 1));
            result.put("checkTime", LocalDateTime.now().format(DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm:ss")));
            
            return ApiResponse.success(result);
            
        } catch (Exception e) {
            Map<String, Object> result = new HashMap<>();
            result.put("status", "unhealthy");
            result.put("error", e.getMessage());
            result.put("checkTime", LocalDateTime.now().format(DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm:ss")));
            
            return ApiResponse.error(500, "ID生成器健康检查失败", result);
        }
    }
}

启动项目后，访问：

http://localhost:8080/common/id/generate

{
  "code": 200,
  "message": "操作成功",
  "data": {
    "idStr": "225614442879127552",
    "generatedAt": "2025-09-14 21:51:14",
    "id": 225614442879127550,
    "timestamp": 1757857874896
  },
  "timestamp": 1757857874896
}

就能得到一个 分布式唯一 ID。

四、雪花算法的优缺点

✅ 优点

本地生成 ID，高性能、低延迟。
64 位 long 型，适合数据库主键，索引效率高。
趋势递增，分库分表更友好。

⚠️ 缺点

时间回拨问题：如果系统时间被调回，可能导致 ID 重复。
workerId 配置：需要保证每台机器的 workerId 唯一，否则会冲突。
单机生成上限：每毫秒 4096 个 ID，极端场景可能不够。

五、适用场景

用户 ID、订单号、消息 ID 等需要分布式唯一 ID 的场景。
高并发系统中需要性能高、趋势递增的 ID。
分库分表需要按 ID 范围路由的系统。

六、分布式唯一 ID 生成方案对比

在分布式系统中，唯一 ID 是最基础的需求。常见的实现方式有以下几类：

1. 数据库自增 ID

原理：依赖数据库主键自增特性（AUTO_INCREMENT / Sequence）。
优点：
- 实现简单，无需额外服务。
- ID 有序，方便分页与索引。
缺点：
- 单库有性能瓶颈，QPS 不高。
- 扩展到分布式场景需要分库分表，增加复杂性。
适用场景：小型项目、单体应用。

2. UUID / GUID

原理：基于随机数、MAC 地址和时间戳生成 128 位 ID。
优点：
- 本地生成，无需依赖第三方服务。
- 全球唯一，冲突概率极低。
缺点：
- 长度过长（16 字节 / 36 字符），存储和索引性能差。
- 无序，不利于数据库分页与索引。
适用场景：日志追踪、分布式追踪、无需排序的业务。

3. Redis INCR

原理：利用 Redis 的原子自增操作生成 ID。
优点：
- 高并发下性能优秀。
- 简单易用，支持多节点共享。
缺点：
- 依赖 Redis，高可用需额外维护。
- 扩展性依赖 Redis 集群。
适用场景：电商订单号、消息序列号。

4. Twitter Snowflake

原理：使用 64 位二进制结构（时间戳 + 数据中心 ID + 机器 ID + 序列号）。
优点：
- 高性能，本地生成，不依赖数据库。
- 数字型，长度适中，递增趋势。
缺点：
- 需要合理分配数据中心和机器 ID。
- 对系统时钟依赖强，时钟回拨会导致重复 ID。
适用场景：高并发系统（订单 ID、日志 ID、分布式唯一标识）。

5. Zookeeper 分布式 ID

原理：利用 Zookeeper 顺序节点特性生成 ID。
优点：
- 强一致性，保证全局唯一递增。
缺点：
- 性能一般，QPS 不高。
- 依赖 Zookeeper 集群，运维成本高。
适用场景：金融业务、分布式锁、强一致性场景。

6. 百度 UidGenerator

原理：基于 Snowflake 改造，支持时间回拨处理，依赖数据库分配 WorkerID。
优点：
- 高性能，单机 QPS 可达 600 万。
- 支持秒级、分级、时级时间单位，灵活。
缺点：
- 依赖数据库分配 WorkerID。
- 社区活跃度一般，维护较少。
适用场景：高并发业务（订单、交易流水、日志 ID）。

7. 美团 Leaf

原理：提供两种模式：
1. Segment 模式：基于数据库号段。
2. Snowflake 模式：本地生成。
优点：
- 双模式保证高可用（DB + Snowflake）。
- 经过美团生产验证，稳定可靠。
- Leaf-Snowflake 支持 ZooKeeper 进行 WorkerID 分配，避免冲突。
缺点：
- 系统复杂度较高。
- 部署依赖 ZooKeeper 或数据库。
适用场景：大规模分布式系统（订单 ID、交易号、日志流水号）。

总结对比表

方案	长度	顺序性	依赖组件	性能 (QPS)	复杂度	适用场景
数据库自增 ID	短	有序	数据库	低	低	小型项目
UUID / GUID	长	无序	无	高	低	日志追踪
Redis INCR	短	有序	Redis	高	中	电商订单
Snowflake	中	趋势有序	无	高	中	高并发系统
Zookeeper 顺序 ID	短	有序	ZK	中	高	金融业务
百度 UidGenerator	中	有序	DB	极高	中	高并发场景
美团 Leaf	中	有序	DB/ZK	极高	高	分布式系统

👉 总结：

小型项目：用数据库自增即可。
日志、追踪：UUID 最方便。
高并发但轻依赖：Twitter Snowflake / 百度 UidGenerator。
大规模分布式系统：美团 Leaf 最优（生产验证，双模式保障）。

七、总结

本文介绍了 雪花算法的原理，并结合 Spring Boot 实现了一个 分布式唯一 ID 生成器。
相比 UUID，雪花算法生成的 ID 更短、更高效，适合作为数据库主键。

【Java后端】Spring Boot 集成雪花算法唯一 ID

Spring Boot 实现基于雪花算法的分布式唯一 ID 生成器

一、为什么需要雪花算法？

二、雪花算法原理

三、Spring Boot 实现雪花算法

1. 创建工具类 `SnowflakeIdGenerator`

2. 在 Spring Boot 中配置 Bean

3. 测试工具类

4. 在业务中使用

四、雪花算法的优缺点

五、适用场景

六、分布式唯一 ID 生成方案对比

1. 数据库自增 ID

2. UUID / GUID

3. Redis INCR

4. Twitter Snowflake

5. Zookeeper 分布式 ID

6. 百度 UidGenerator

7. 美团 Leaf

总结对比表

七、总结

网站公告

今日签到

热门文章

最新发布

【Java后端】Spring Boot 集成雪花算法唯一 ID

Spring Boot 实现基于雪花算法的分布式唯一 ID 生成器

一、为什么需要雪花算法？

二、雪花算法原理

三、Spring Boot 实现雪花算法

1. 创建工具类 SnowflakeIdGenerator

2. 在 Spring Boot 中配置 Bean

3. 测试工具类

4. 在业务中使用

四、雪花算法的优缺点

五、适用场景

六、分布式唯一 ID 生成方案对比

1. 数据库自增 ID

2. UUID / GUID

3. Redis INCR

4. Twitter Snowflake

5. Zookeeper 分布式 ID

6. 百度 UidGenerator

7. 美团 Leaf

总结对比表

七、总结

网站公告

今日签到

热门文章

最新发布

1. 创建工具类 `SnowflakeIdGenerator`