如何生成一个全局唯一的递增序列号？-mysql教程-PHP中文网

如何生成一个全局唯一的递增序列号？

betcha

发布： 2025-09-11 11:57:01

原创

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答案是使用Snowflake算法生成全局唯一递增ID：通过41位时间戳保证趋势递增，10位机器ID确保分布式唯一性，12位序列号支持毫秒级并发，三者结合实现高效、可扩展的分布式ID生成方案。

如何生成一个全局唯一的递增序列号？

生成一个全局唯一的递增序列号，这听起来简单，但一旦你跳出单机环境，进入分布式系统的世界，它立刻变成了一个需要深思熟虑的问题。核心在于，我们追求的不仅仅是“唯一”，更是“递增”这个特性，它往往承载着业务上的排序、时间戳或者逻辑顺序的意义。简单来说，没有一个放之四海而皆准的银弹，每种方案都有其适用场景和不得不面对的取舍。

要真正实现“全局唯一且递增”的序列号，在我看来，我们需要跳出传统数据库自增ID的局限。一个非常经典且被广泛实践的思路，就是借鉴Twitter的Snowflake算法。

Snowflake的核心思想是，把一个64位的长整型ID，巧妙地拆分成几个部分：

时间戳（Timestamp）：这是ID递增的关键。通常是毫秒级的时间戳，比如从某个“纪元”（epoch）开始的毫秒数。它占据了ID的最高位，确保了ID的整体递增趋势。
机器ID/工作节点ID（Worker ID/DataCenter ID）：这部分用于标识生成ID的机器或服务实例。它解决了分布式环境下的“全局唯一”问题。每台机器或每个服务节点都有一个独一无二的ID，这样即使在同一毫秒内，不同机器生成的ID也能区分开。
序列号（Sequence Number）：这是在同一毫秒内，如果同一台机器生成了多个ID，用来区分它们的。它是一个自增的计数器，通常在每毫秒内用完后会重置。

举个例子，一个典型的Snowflake ID结构可能是这样的：

1位符号位（固定为0） + 41位时间戳 + 10位机器ID + 12位序列号

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这意味着：

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41位时间戳可以支持大约69年的时间（2^41毫秒），从你设定的纪元开始算。
10位机器ID可以支持1024个不同的机器或服务节点（2^10）。
12位序列号可以支持每毫秒在单个节点上生成4096个ID（2^12）。

这种设计非常精妙，它将时间、机器标识和局部计数器结合起来，既保证了全局唯一性，又天然地带有时间顺序，并且在大多数情况下，是递增的。

实现上，你需要一个ID生成服务，或者在每个需要生成ID的应用实例中内嵌生成逻辑。关键在于，每个工作节点启动时，需要获取一个唯一的

Worker ID

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。这通常可以通过配置、ZooKeeper、或者服务注册中心来分配。

当然，这里有个小小的陷阱。如果系统时钟回拨，或者机器ID分配不当，就可能出现ID冲突或者非递增的情况。所以，在实现时，需要对时钟回拨进行严格的检测和处理，比如暂停服务、等待时钟追上、或者拒绝生成ID。至于Worker ID，它的分配和管理，是整个方案健壮性的基石。

// 简化版Snowflake ID生成器示例（仅作概念说明，实际生产环境需更严谨）
public class SnowflakeIdGenerator {
    private final long twepoch = 1672531200000L; // 2023-01-01 00:00:00 GMT+8
    private final long workerIdBits = 10L;
    private final long maxWorkerId = -1L ^ (-1L << workerIdBits);
    private final long sequenceBits = 12L;

    private final long workerIdShift = sequenceBits;
    private final long timestampLeftShift = sequenceBits + workerIdBits;
    private final long sequenceMask = -1L ^ (-1L << sequenceBits);

    private long workerId;
    private long sequence = 0L;
    private long lastTimestamp = -1L;

    public SnowflakeIdGenerator(long workerId) {
        if (workerId > maxWorkerId || workerId < 0) {
            throw new IllegalArgumentException(String.format("worker Id can't be greater than %d or less than 0", maxWorkerId));
        }
        this.workerId = workerId;
    }

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

        if (timestamp < lastTimestamp) {
            // 时钟回拨，抛异常或等待
            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) {
                // 当前毫秒内序列用完，等待下一毫秒
                timestamp = tilNextMillis(lastTimestamp);
            }
        } else {
            sequence = 0L

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以上就是如何生成一个全局唯一的递增序列号？的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！