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Twitter雪花算法PHP实现库Snowflake

Tinywan

发布于 2024-08-14 10:30:44

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介绍

在分布式系统中，生成全局唯一的ID是一项常见的需求。Snowflake是Twitter开源的一种分布式ID生成算法，它可以在分布式环境下生成唯一的、趋势递增的ID，且不依赖于中央服务器。本文将介绍Snowflake算法的原理，使用PHP实现Snowflake生成器。

雪花算法结构

“Snowflake算法生成的ID由64位组成，其中各部分的位数如下所示：

1位符号位 | 41位时间戳 | 10位工作机器ID | 12位序列号

符号位：始终为0，保证生成的ID为正整数。因为二进制里第一个 bit 为如果是 1，那么都是负数，但是我们生成的 id 都是正数，所以第一个 bit 统一都是 0。
时间戳：使用41位来表示当前时间戳，精确到毫秒级，可以使用69年。41 bit 可以表示的数字多达 2^41 - 1，也就是可以标识 2 ^ 41 - 1 个毫秒值，换算成年就是表示 69 年的时间。
工作机器ID：用于区分不同的工作节点，可以分配的工作机器ID范围为0~1023。但是 10 bit 里 5 个 bit 代表机房 id，5 个 bit 代表机器 id。意思就是最多代表 2 ^ 5 个机房（32 个机房），每个机房里可以代表 2 ^ 5 个机器（32 台机器），这里可以随意拆分，比如拿出4位标识业务号，其他6位作为机器号。可以随意组合。
序列号：用于解决同一毫秒内并发生成多个ID的冲突问题，可以支持每毫秒最多生成4096个ID。12 bit 可以代表的最大正整数是 2 ^ 12 - 1 = 4096，也就是说可以用这个 12 bit 代表的数字来区分同一个毫秒内的 4096 个不同的 id。也就是同一毫秒内同一台机器所生成的最大ID数量为4096

安装

composer require godruoyi/php-snowflake -vvv

简单使用

<?php
/**
 * @desc snowflake
 * @author Tinywan(ShaoBo Wan)
 * @date 2024/8/14 22:45
 */
require '../vendor/autoload.php';

$snowflake = new \Godruoyi\Snowflake\Snowflake;

echo $snowflake->id() . PHP_EOL;

执行输出

663985260597348711

指定数据中心ID及机器ID

$datacenterId = time();
$workerId = '1000000000000001';
$snowflake = new \Godruoyi\Snowflake\Snowflake($datacenterId, $workerId);

echo $snowflake->id() . PHP_EOL;

执行输出

663986323404837079

指定开始时间

$snowflake = new \Godruoyi\Snowflake\Snowflake;
$snowflake->setStartTimeStamp(strtotime('2020-08-15')*1000);
echo $snowflake->id() . PHP_EOL;

执行输出

528938994126294755

高级用法

在 Laravel 中使用

可通过下面的方式快速集成到 Laravel 中

// App\Providers\AppServiceProvider

use Godruoyi\Snowflake\Snowflake;
use Godruoyi\Snowflake\LaravelSequenceResolver;

class AppServiceProvider extends ServiceProvider
{
    /**
     * Register any application services.
     *
     * @return void
     */
    public function register()
    {
        $this->app->singleton('snowflake', function ($app) {
            return (new Snowflake())
                ->setStartTimeStamp(strtotime('2019-10-10')*1000)
                ->setSequenceResolver(new LaravelSequenceResolver($app->get('cache.store')));
        });
    }
}
}

自定义序列号解决器

你可以通过实现 Godruoyi\\Snowflake\\SequenceResolver 接口来自定义序列号解决器。

class YourSequence implements SequenceResolver
{
    /**
     *  {@inheritdoc}
     */
    public function sequence(int $currentTime)
    {
          // Just test.
        return mt_rand(0, 1);
    }
}

// usage

$snowflake->setSequenceResolver(new YourSequence);
$snowflake->id();

你也可以直接使用闭包：

$snowflake = new \Godruoyi\Snowflake\Snowflake;
$snowflake->setSequenceResolver(function ($currentTime) {
    static $lastTime;
    static $sequence;

    if ($lastTime == $currentTime) {
        ++$sequence;
    } else {
        $sequence = 0;
    }

    $lastTime = $currentTime;

    return $sequence;
})->id();