服務(wù)器時(shí)鐘回?fù)軙?huì)導(dǎo)致產(chǎn)生重復(fù)的 ID，SNOWFLAKE 方案中對(duì)原有雪花算法做了改進(jìn)，增加了一個(gè)最大容忍的時(shí)鐘回?fù)芎撩霐?shù)。

如果時(shí)鐘回?fù)艿臅r(shí)間超過(guò)最大容忍的毫秒數(shù)閾值，則程序直接報(bào)錯(cuò)；如果在可容忍的范圍內(nèi)，默認(rèn)分布式主鍵生成器，會(huì)等待時(shí)鐘同步到最后一次主鍵生成的時(shí)間后再繼續(xù)工作。

最大容忍的時(shí)鐘回?fù)芎撩霐?shù)，默認(rèn)值為 0，可通過(guò)屬性 max.tolerate.time.difference.milliseconds 設(shè)置。

# 最大容忍的時(shí)鐘回?fù)芎撩霐?shù)
spring.shardingsphere.sharding.tables.t_order.key-generator.max.tolerate.time.difference.milliseconds=5

下面是看下它的源碼實(shí)現(xiàn)類 SnowflakeShardingKeyGenerator，核心流程大概如下：

最后一次生成主鍵的時(shí)間 lastMilliseconds 與 當(dāng)前時(shí)間currentMilliseconds 做比較，如果 lastMilliseconds > currentMilliseconds則意味著時(shí)鐘回調(diào)了。

那么接著判斷兩個(gè)時(shí)間的差值（timeDifferenceMilliseconds）是否在設(shè)置的最大容忍時(shí)間閾值 max.tolerate.time.difference.milliseconds內(nèi)，在閾值內(nèi)則線程休眠差值時(shí)間 Thread.sleep(timeDifferenceMilliseconds)，否則大于差值直接報(bào)異常。

 
/**
 * @author xiaofu
 */
public final class SnowflakeShardingKeyGenerator implements ShardingKeyGenerator{
    @Getter
    @Setter
    private Properties properties = new Properties();
    
    public String getType() {
        return "SNOWFLAKE";
    }
    
    public synchronized Comparable<?> generateKey() {
     /**
      * 當(dāng)前系統(tǒng)時(shí)間毫秒數(shù) 
      */ 
        long currentMilliseconds = timeService.getCurrentMillis();
        /**
         * 判斷是否需要等待容忍時(shí)間差，如果需要，則等待時(shí)間差過(guò)去，然后再獲取當(dāng)前系統(tǒng)時(shí)間 
         */ 
        if (waitTolerateTimeDifferenceIfNeed(currentMilliseconds)) {
            currentMilliseconds = timeService.getCurrentMillis();
        }
        /**
         * 如果最后一次毫秒與 當(dāng)前系統(tǒng)時(shí)間毫秒相同，即還在同一毫秒內(nèi) 
         */
        if (lastMilliseconds == currentMilliseconds) {
         /**
          * &位與運(yùn)算符：兩個(gè)數(shù)都轉(zhuǎn)為二進(jìn)制，如果相對(duì)應(yīng)位都是1，則結(jié)果為1，否則為0
          * 當(dāng)序列為4095時(shí)，4095+1后的新序列與掩碼進(jìn)行位與運(yùn)算結(jié)果是0
          * 當(dāng)序列為其他值時(shí)，位與運(yùn)算結(jié)果都不會(huì)是0
          * 即本毫秒的序列已經(jīng)用到最大值4096，此時(shí)要取下一個(gè)毫秒時(shí)間值
          */
            if (0L == (sequence = (sequence + 1) & SEQUENCE_MASK)) {
                currentMilliseconds = waitUntilNextTime(currentMilliseconds);
            }
        } else {
         /**
          * 上一毫秒已經(jīng)過(guò)去，把序列值重置為1 
          */
            vibrateSequenceOffset();
            sequence = sequenceOffset;
        }
        lastMilliseconds = currentMilliseconds;
        
        /**
         * XX......XX XX000000 00000000 00000000 時(shí)間差 XX
         *    XXXXXX XXXX0000 00000000 機(jī)器ID XX
         *               XXXX XXXXXXXX 序列號(hào) XX
         *  三部分進(jìn)行|位或運(yùn)算：如果相對(duì)應(yīng)位都是0，則結(jié)果為0，否則為1
         */
        return ((currentMilliseconds - EPOCH) << TIMESTAMP_LEFT_SHIFT_BITS) | (getWorkerId() << WORKER_ID_LEFT_SHIFT_BITS) | sequence;
    }
    
    /**
     * 判斷是否需要等待容忍時(shí)間差
     */
    @SneakyThrows
    private boolean waitTolerateTimeDifferenceIfNeed(final long currentMilliseconds) {
     /**
      * 如果獲取ID時(shí)的最后一次時(shí)間毫秒數(shù)小于等于當(dāng)前系統(tǒng)時(shí)間毫秒數(shù)，屬于正常情況，則不需要等待 
      */
        if (lastMilliseconds <= currentMilliseconds) {
            return false;
        }
        /**
         * ===>時(shí)鐘回?fù)艿那闆r（生成序列的時(shí)間大于當(dāng)前系統(tǒng)的時(shí)間），需要等待時(shí)間差 
         */
        /**
         * 獲取ID時(shí)的最后一次毫秒數(shù)減去當(dāng)前系統(tǒng)時(shí)間毫秒數(shù)的時(shí)間差 
         */
        long timeDifferenceMilliseconds = lastMilliseconds - currentMilliseconds;
        /**
         * 時(shí)間差小于最大容忍時(shí)間差，即當(dāng)前還在時(shí)鐘回?fù)艿臅r(shí)間差之內(nèi) 
         */
        Preconditions.checkState(timeDifferenceMilliseconds < getMaxTolerateTimeDifferenceMilliseconds(), 
                "Clock is moving backwards, last time is %d milliseconds, current time is %d milliseconds", lastMilliseconds, currentMilliseconds);
        /**
         * 線程休眠時(shí)間差 
         */
        Thread.sleep(timeDifferenceMilliseconds);
        return true;
    }
    
    // 配置的機(jī)器ID
    private long getWorkerId() {
        long result = Long.valueOf(properties.getProperty("worker.id", String.valueOf(WORKER_ID)));
        Preconditions.checkArgument(result >= 0L && result < WORKER_ID_MAX_VALUE);
        return result;
    }
    
    private int getMaxTolerateTimeDifferenceMilliseconds() {
        return Integer.valueOf(properties.getProperty("max.tolerate.time.difference.milliseconds", String.valueOf(MAX_TOLERATE_TIME_DIFFERENCE_MILLISECONDS)));
    }
    
    private long waitUntilNextTime(final long lastTime) {
        long result = timeService.getCurrentMillis();
        while (result <= lastTime) {
            result = timeService.getCurrentMillis();
        }
        return result;
    }
}

但從 SNOWFLAKE 方案生成的主鍵ID 來(lái)看，order_id 它是一個(gè)18位的長(zhǎng)整型數(shù)字，是不是發(fā)現(xiàn)它太長(zhǎng)了，想要 MySQL 那種從 0 遞增的自增主鍵該怎么實(shí)現(xiàn)呢？別急，后邊已經(jīng)會(huì)給出了解決辦法！

SNOWFLAKE 主鍵ID

自定義

sharding-jdbc 利用 SPI 全稱（ Service Provider Interface） 機(jī)制拓展主鍵生成規(guī)則，這是一種服務(wù)發(fā)現(xiàn)機(jī)制，通過(guò)掃描項(xiàng)目路徑 META-INF/services 下的文件，并自動(dòng)加載文件里所定義的類。

實(shí)現(xiàn)自定義主鍵生成器其實(shí)比較簡(jiǎn)單，只有兩步。

第一步，實(shí)現(xiàn) ShardingKeyGenerator 接口，并重寫其內(nèi)部方法，其中 getType() 方法為自定義的主鍵生產(chǎn)方案類型、generateKey() 方法則是具體生成主鍵的規(guī)則。

下面代碼中用 AtomicInteger 來(lái)模擬實(shí)現(xiàn)一個(gè)有序自增的 ID 生成。

/**
 * @Author: xiaofu
 * @Description: 自定義主鍵生成器
 */
@Component
public class MyShardingKeyGenerator implements ShardingKeyGenerator {


    private final AtomicInteger count = new AtomicInteger();

    /**
     * 自定義的生成方案類型
     */
    @Override
    public String getType() {
        return "XXX";
    }

    /**
     * 核心方法-生成主鍵ID
     */
    @Override
    public Comparable<?> generateKey() {
        return count.incrementAndGet();
    }

    @Override
    public Properties getProperties() {
        return null;
    }

    @Override
    public void setProperties(Properties properties) {

    }
}

第二步，由于是利用 SPI 機(jī)制實(shí)現(xiàn)功能拓展，我們要在 META-INF/services 文件中配置自定義的主鍵生成器類路徑。

com.xiaofu.sharding.key.MyShardingKeyGenerator

自定義主鍵 SPI 配置

上面這些弄完我們測(cè)試一下，配置定義好的主鍵生成類型 XXX，并插入幾條數(shù)據(jù)看看效果。

spring.shardingsphere.sharding.tables.t_order.key-generator.column=order_id
spring.shardingsphere.sharding.tables.t_order.key-generator.type=XXX

通過(guò)控制臺(tái)的SQL 解析日志發(fā)現(xiàn)，order_id 字段已按照有序自增的方式插入記錄，說(shuō)明配置的沒(méi)問(wèn)題。

舉一反九

既然可以自定義生成方案，那么實(shí)現(xiàn)分布式主鍵的思路就很多了，又想到之前我寫的這篇 《9種 分布式ID生成方案》，發(fā)現(xiàn)可以完美兼容，這里挑選其中的 滴滴（Tinyid）來(lái)實(shí)踐一下，由于它是個(gè)單獨(dú)的分布式ID生成服務(wù)，所以要先搭建環(huán)境了。

Tinyid 的服務(wù)提供Http 和 Tinyid-client 兩種接入方式，下邊使用 Tinyid-client 方式快速使用，更多的細(xì)節(jié)到這篇文章里看吧，實(shí)在是介紹過(guò)太多次了。

Tinyid 服務(wù)搭建

先拉源代碼 https://github.com/didi/tinyid.git。

由于是基于號(hào)段模式實(shí)現(xiàn)的分布式ID，所以依賴于數(shù)據(jù)庫(kù)，要?jiǎng)?chuàng)建相應(yīng)的表 tiny_id_info 、tiny_id_token 并插入默認(rèn)數(shù)據(jù)。

CREATE TABLE `tiny_id_info` (
 `id` BIGINT (20) UNSIGNED NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '自增主鍵',
 `biz_type` VARCHAR (63) NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '業(yè)務(wù)類型，唯一',
 `begin_id` BIGINT (20) NOT NULL DEFAULT '0' COMMENT '開(kāi)始id，僅記錄初始值，無(wú)其他含義。初始化時(shí)begin_id和max_id應(yīng)相同',
 `max_id` BIGINT (20) NOT NULL DEFAULT '0' COMMENT '當(dāng)前最大id',
 `step` INT (11) DEFAULT '0' COMMENT '步長(zhǎng)',
 `delta` INT (11) NOT NULL DEFAULT '1' COMMENT '每次id增量',
 `remainder` INT (11) NOT NULL DEFAULT '0' COMMENT '余數(shù)',
 `create_time` TIMESTAMP NOT NULL DEFAULT '2010-01-01 00:00:00' COMMENT '創(chuàng)建時(shí)間',
 `update_time` TIMESTAMP NOT NULL DEFAULT '2010-01-01 00:00:00' COMMENT '更新時(shí)間',
 `version` BIGINT (20) NOT NULL DEFAULT '0' COMMENT '版本號(hào)',
 PRIMARY KEY (`id`),
 UNIQUE KEY `uniq_biz_type` (`biz_type`)
) ENGINE = INNODB AUTO_INCREMENT = 1 DEFAULT CHARSET = utf8 COMMENT 'id信息表';

CREATE TABLE `tiny_id_token` (
 `id` INT (11) UNSIGNED NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '自增id',
 `token` VARCHAR (255) NOT NULL DEFAULT '' COMMENT 'token',
 `biz_type` VARCHAR (63) NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '此token可訪問(wèn)的業(yè)務(wù)類型標(biāo)識(shí)',
 `remark` VARCHAR (255) NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '備注',
 `create_time` TIMESTAMP NOT NULL DEFAULT '2010-01-01 00:00:00' COMMENT '創(chuàng)建時(shí)間',
 `update_time` TIMESTAMP NOT NULL DEFAULT '2010-01-01 00:00:00' COMMENT '更新時(shí)間',
 PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE = INNODB AUTO_INCREMENT = 1 DEFAULT CHARSET = utf8 COMMENT 'token信息表';

INSERT INTO `tiny_id_token` (`id`, `token`, `biz_type`, `remark`, `create_time`, `update_time`) VALUES ('1', '0f673adf80504e2eaa552f5d791b644c', 'order', '1', '2017-12-14 16:36:46', '2017-12-14 16:36:48');

INSERT INTO `tiny_id_info` (`id`, `biz_type`, `begin_id`, `max_id`, `step`, `delta`, `remainder`, `create_time`, `update_time`, `version`) VALUES ('1', 'order', '1', '1', '100000', '1', '0', '2018-07-21 23:52:58', '2018-07-22 23:19:27', '1');

并在 Tinyid 服務(wù)中配置上邊表所在數(shù)據(jù)源信息

datasource.tinyid.primary.url=jdbc:mysql://47.93.6.e:3306/ds-0?autoReconnect=true&useUnicode=true&characterEncoding=UTF-8
datasource.tinyid.primary.username=root
datasource.tinyid.primary.password=root

最后項(xiàng)目 maven install ，右鍵 TinyIdServerApplication 啟動(dòng)服務(wù)， Tinyid 分布式ID生成服務(wù)就搭建完畢了。

自定義 Tinyid 主鍵類型

Tinyid 服務(wù)搭建完下邊在項(xiàng)目中引入它，新建個(gè) tinyid_client.properties 文件其中添加 tinyid.server 和 tinyid.token 屬性，token 為之前 SQL 預(yù)先插入的用戶數(shù)據(jù)。

# tinyid 分布式ID
# 服務(wù)地址
tinyid.server=127.0.0.1:9999
# 業(yè)務(wù)token
tinyid.token=0f673adf80504e2eaa552f5d791b644c

代碼中獲取 ID更簡(jiǎn)單，只需一行代碼，業(yè)務(wù)類型 order 是之前 SQ L 預(yù)先插入的數(shù)據(jù)。

Long id = TinyId.nextId("order");

我們開(kāi)始自定義 Tinyid 主鍵生成類型的實(shí)現(xiàn)類 TinyIdShardingKeyGenerator 。

/**
 * @Author: xiaofu
 * @Description: 自定義主鍵生成器
 */
@Component
public class TinyIdShardingKeyGenerator implements ShardingKeyGenerator {
    
    /**
     * 自定義的生成方案類型
     */
    @Override
    public String getType() {
        return "tinyid";
    }

    /**
     * 核心方法-生成主鍵ID
     */
    @Override
    public Comparable<?> generateKey() {
        
        Long id = TinyId.nextId("order");
        
        return id;
    }

    @Override
    public Properties getProperties() {
        return null;
    }

    @Override
    public void setProperties(Properties properties) {

    }
}

并在配置文件中啟用 Tinyid 主鍵生成類型，到此配置完畢，趕緊測(cè)試一下。

# 主鍵字段
spring.shardingsphere.sharding.tables.t_order.key-generator.column=order_id
# 主鍵ID 生成方案
spring.shardingsphere.sharding.tables.t_order.key-generator.type=tinyid

測(cè)試 Tinyid 主鍵

向數(shù)據(jù)庫(kù)插入訂單記錄測(cè)試發(fā)現(xiàn)，主鍵ID字段 order_id 已經(jīng)為趨勢(shì)遞增的了， Tinyid 服務(wù)成功接入，完美！

在這里插入圖片描述

總結(jié)

后續(xù)的八種生成方式大家參考 《9種 分布式ID生成方案》 按需接入吧，整體比較簡(jiǎn)單這里就不依次實(shí)現(xiàn)了。

案例 GitHub 地址：https://github.com/chengxy-nds/Springboot-Notebook/tree/master/springboot-sharding-jdbc