一篇让你学会雪花算法

 

前言

大家好，篇让我是学会雪花盼盼!

以前用rand和srand生成过伪随机数，伪随机数的算法序列是固定的，今天学习生成真正的篇让随机数的生成。

熵池

利用/dev/urandom可以生成随机数的学会雪花值，/dev/urandomLinux下的算法熵池，所谓熵池就是篇让当前系统下的环境噪音，描述了一个系统的学会雪花混乱程度，环境噪音由这几个方面组成，算法如内存的篇让使用，文件的学会雪花使用量，不同类型的算法进程数量等等。

利用/dev/urandom可以生成随机数的篇让值，/dev/urandomLinux下的学会雪花熵池，所谓熵池就是算法当前系统下的环境噪音，描述了一个系统的企商汇混乱程度，环境噪音由这几个方面组成，如内存的使用，文件的使用量，不同类型的进程数量等等。

#include <stdio.h> #include <fcntl.h> int main() {         int randNum = 0;         int fd = 0;     for(int i=0;i<5;i++)     {             fd = open("/dev/urandom", O_RDONLY);         read(fd, (char *)&randNum, sizeof(int));       close(fd);        printf("randNum is %dn", randNum);     }         return 0; } 

运行结果：

mapan@mapan-virtual-machine:~/c++$ ./a.out  randNum is 94961710 randNum is -523780773 randNum is 1542169420 randNum is -1632410867 

每次打印的5个随机数都不一样，其实它的随机性也不太好。雪花算法生成的数的随机性很好，通常在分布式系统中生成唯一ID。

雪花算法

SnowFlake算法产生的ID是一个64位的整型，结构如下(每一部分用“-”符号分隔)：

0 - 0000000000 0000000000 0000000000 0000000000 0 - 00000 - 00000 - 00000000000

1位标识部分，在java中由于long的最高位是符号位，正数是0，负数是1，一般生成的ID为正数，所以为0;

41位时间戳部分，这个是毫秒级的站群服务器时间，一般实现上不会存储当前的时间戳，而是时间戳的差值(当前时间-固定的开始时间)，这样可以使产生的ID从更小值开始;41位的时间戳可以使用69年，(1L << 41) / (1000L 60 60 24 365) = 69年;

10位节点部分，Twitter实现中使用前5位作为数据中心标识，后5位作为机器标识，可以部署1024个节点;

12位序列号部分，支持同一毫秒内同一个节点可以生成4096个ID;

/*      snowflake      ID 生成策略      毫秒级时间41位+机器ID 10位+毫秒内序列12位。     0 41 51 64 +-----------+------+------+ |time |pc |inc | +-----------+------+------+      前41bits是以微秒为单位的timestamp。     接着10bits是事先配置好的机器ID。     最后12bits是累加计数器。     macheine id(10bits)标明最多只能有1024台机器同时产生ID，sequence number(12bits)也标明1台机器1ms中最多产生4096个ID， *        注意点，因为使用到位移运算，所以需要64位操作系统，不然生成的ID会有可能不正确  */   #include <stdio.h>   #include <pthread.h>   #include <unistd.h>   #include <stdlib.h>   #include <sched.h>   #include <linux/unistd.h>   #include <sys/syscall.h>   #include <errno.h>   #include<linux/types.h>   #include<time.h>   #include <stdint.h>   #include <sys/time.h>   struct  globle   {       int global_int:12;       uint64_t last_stamp;       int workid;       int seqid;   };   void set_workid(int workid);   pid_t gettid( void );   uint64_t get_curr_ms();   uint64_t wait_next_ms(uint64_t lastStamp);   int atomic_incr(int id);   uint64_t get_unique_id();  #include "snowflake.h" struct globle g_info; #define   sequenceMask  (-1L ^ (-1L << 12L))  //L表示long型     4095 void set_workid(int workid) {  g_info.workid = workid; } pid_t gettid( void )//获取线程ID {   return syscall( __NR_gettid ); } uint64_t get_curr_ms()  //获取毫秒 {   struct timeval time_now;   gettimeofday(&time_now,NULL);   uint64_t ms_time =time_now.tv_sec*1000+time_now.tv_usec/1000;   return ms_time; } uint64_t wait_next_ms(uint64_t lastStamp) {   uint64_t cur = 0;   do {     cur = get_curr_ms();   } while (cur <= lastStamp);   return cur; } int atomic_incr(int id)//累加 {   __sync_add_and_fetch(&id, 1);   return id; } uint64_t get_unique_id() {   uint64_t  uniqueId=0;   uint64_t nowtime = get_curr_ms();//获取当前毫秒数   uniqueId = nowtime << 22;   //填补时间戳部分   //0x3ff 1023,二进制对应11 1111 1111    //100的二进制0000 0000 0000 0000 0000 0000 0110 0100   //先执行移位   uniqueId |= (g_info.workid & 0x3ff) << 12;   //填补节点部分   if (nowtime < g_info.last_stamp)   {     perror("error");     exit(-1);   }   if (nowtime == g_info.last_stamp)   {     //4095的二进制0000 1111 1111 1111      [long型]     g_info.seqid = atomic_incr(g_info.seqid) & sequenceMask;     if (g_info.seqid == 0)  //seqid=0防止冲突，修改时间     {       nowtime = wait_next_ms(g_info.last_stamp);//获取大于当前时间的免费源码下载time     }   }   else   {     g_info.seqid  = 0;   }   g_info.last_stamp = nowtime;   uniqueId |= g_info.seqid;//填补序列号部分   return uniqueId; } int main() {   set_workid(100);   int i;   for(i=0;i<10;i++)   {     uint64_t unquie = get_unique_id();     printf("pthread_id:%u, id [%llu]n",gettid(),unquie);   }   return;   } 

运行结果：

mapan@mapan-virtual-machine:~/c++$ ./a.out  pthread_id:4970, id [6595660141600063488] pthread_id:4970, id [6595660141600063489] pthread_id:4970, id [6595660141600063490] pthread_id:4970, id [6595660141600063491] pthread_id:4970, id [6595660141600063492] 

结尾

雪花算法很多大厂都在使用，随机性比熵池要好。雪花算法的思想在平时工作中也有用到，将多个数据拼到一个值里面是常用套路，要掌握。