Java服务端分布式ID生成：Snowflake与Leaf的比较

在分布式系统中，生成唯一ID是一个常见需求。随着业务的扩展，传统的数据库自增ID已无法满足需求。Snowflake和Leaf是两种流行的分布式ID生成方案，它们都能提供高并发、高可用的ID生成服务。本文将探讨这两种方案的特点、使用方式和适用场景。

分布式ID生成的基本概念

分布式ID生成要求在分布式系统中生成唯一的标识符，这些ID需要具备唯一性、趋势递增和高性能等特点。

Snowflake 简介

Snowflake是Twitter开源的分布式ID生成算法，它生成的是一个64位的长整型数，包含4部分：1位符号位、41位时间戳、10位工作机器ID和12位序列号。

优点：

• 唯一性：在不同节点生成不同的ID。
• 趋势递增：时间戳的单调递增保证了ID的递增性。

Java 示例代码：

package cn.juwatech.id;

public class SnowflakeIdWorker {
    private final long workerId;
    private final long datacenterId;
    private final long sequenceMask = -1L ^ (-1L << 12);
    private long lastTimestamp = -1L;
    private long sequence = 0L;

    public SnowflakeIdWorker(long workerId, long datacenterId) {
        if (workerId > 31 || workerId < 0) {
            throw new IllegalArgumentException("worker Id can't be greater than 31 or less than 0");
        }
        if (datacenterId > 31 || datacenterId < 0) {
            throw new IllegalArgumentException("datacenter Id can't be greater than 31 or less than 0");
        }
        this.workerId = workerId;
        this.datacenterId = datacenterId;
    }

    public synchronized long nextId() {
        long timestamp = timeGen();

        if (timestamp < lastTimestamp) {
            throw new RuntimeException(String.format("Clock moved backwards.  Refusing to generate id for %d milliseconds", lastTimestamp - timestamp));
        }

        if (lastTimestamp == timestamp) {
            sequence = (sequence + 1) & sequenceMask;
            if (sequence == 0) {
                timestamp = tilNextMillis(lastTimestamp);
            }
        } else {
            sequence = 0;
        }

        lastTimestamp = timestamp;

        return ((timestamp - 1288834974657L) << 22) | (datacenterId << 12) | sequence;
    }

    protected long tilNextMillis(long lastTimestamp) {
        long timestamp = timeGen();
        while (timestamp <= lastTimestamp) {
            timestamp = timeGen();
        }
        return timestamp;
    }

    protected long timeGen() {
        return System.currentTimeMillis();
    }
}

Leaf 简介

Leaf是美团开源的分布式ID生成系统，它通过DB或Zookeeper生成序列号，保证ID的递增和唯一性。

优点：

• 高可用：通过DB或Zookeeper实现高可用。
• 易于扩展：支持自定义实现，易于扩展。

Java 示例代码：

package cn.juwatech.id;

import me.zhyd.leaf.core.LeafDay;
import me.zhyd.leaf.core.LeafUtil;

public class LeafIdWorker {
    private static final LeafDay LEAF = LeafUtil.getLeafDay();

    public static long nextId() {
        return LEAF.nextId();
    }

    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            long id = nextId();
            System.out.println(Long.toBinaryString(id));
            System.out.println(id);
        }
    }
}

Snowflake 与 Leaf 的比较

1. 实现方式：

   • Snowflake通过算法生成ID，不需要依赖外部系统。
   • Leaf通过DB或Zookeeper生成ID，依赖外部系统。

2. 易用性：

   • Snowflake实现简单，易于集成。
   • Leaf提供了更多的配置选项，但配置相对复杂。

3. 性能：

   • Snowflake性能较高，生成ID速度快。
   • Leaf性能取决于DB或Zookeeper的性能。

应用场景

• Snowflake：适合对性能要求高，不需要依赖外部系统的分布式ID生成场景。
• Leaf：适合需要高可用和易于扩展的分布式ID生成场景。

结论

Snowflake和Leaf都是优秀的分布式ID生成方案，它们各有优势和适用场景。选择哪个方案取决于项目的具体需求、对性能和可用性的要求。在Java服务端，通过合理使用这些方案，可以有效地生成分布式系统中的唯一ID。