Springboot整合百度开源分布式ID生成器UIDGenerator
SpringBoot整合百度开源分布式ID生成器UIDGenerator
作者：FastCoder 2021-07-14 07:17:37
开发
前端
分布式 UidGenerator是Java实现的, 基于Snowflake算法的唯一ID生成器。UidGenerator以组件形式工作在应用项目中, 支持自定义workerId位数和初始化策略, 从而适用于docker等虚拟化环境下实例自动重启、漂移等场景。
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环境：sprinboot2.3.12.RELEASE + uid-generator1.0.0
简介
UidGenerator是Java实现的, 基于Snowflake算法的唯一ID生成器。UidGenerator以组件形式工作在应用项目中, 支持自定义workerId位数和初始化策略, 从而适用于docker等虚拟化环境下实例自动重启、漂移等场景。 在实现上, UidGenerator通过借用未来时间来解决sequence天然存在的并发限制; 采用RingBuffer来缓存已生成的UID, 并行化UID的生产和消费, 同时对CacheLine补齐，避免了由RingBuffer带来的硬件级「伪共享」问题. 最终单机QPS可达600万。
依赖版本：Java8及以上版本, MySQL(内置WorkerID分配器, 启动阶段通过DB进行分配; 如自定义实现, 则DB非必选依赖)
Snowflake算法
Snowflake算法描述：指定机器 & 同一时刻 & 某一并发序列，是唯一的。据此可生成一个64 bits的唯一ID(long)。默认采用上图字节分配方式：
- sign(1bit) 固定1bit符号标识，即生成的UID为正数。
- delta seconds (28 bits) 当前时间，相对于时间基点"2016-05-20"的增量值，单位：秒，最多可支持约8.7年
- worker id (22 bits) 机器id，最多可支持约420w次机器启动。内置实现为在启动时由数据库分配，默认分配策略为用后即弃，后续可提供复用策略。
- sequence (13 bits) 每秒下的并发序列，13 bits可支持每秒8192个并发。
以上参数均可通过Spring进行自定义
CachedUidGenerator
RingBuffer环形数组，数组每个元素成为一个slot。RingBuffer容量，默认为Snowflake算法中sequence最大值，且为2^N。可通过boostPower配置进行扩容，以提高RingBuffer 读写吞吐量。
Tail指针、Cursor指针用于环形数组上读写slot：
- Tail指针 表示Producer生产的最大序号(此序号从0开始，持续递增)。Tail不能超过Cursor，即生产者不能覆盖未消费的slot。当Tail已赶上curosr，此时可通过rejectedPutBufferHandler指定PutRejectPolicy
- Cursor指针 表示Consumer消费到的最小序号(序号序列与Producer序列相同)。Cursor不能超过Tail，即不能消费未生产的slot。当Cursor已赶上tail，此时可通过rejectedTakeBufferHandler指定TakeRejectPolicy
CachedUidGenerator采用了双RingBuffer，Uid-RingBuffer用于存储Uid、Flag-RingBuffer用于存储Uid状态(是否可填充、是否可消费)
由于数组元素在内存中是连续分配的，可最大程度利用CPU cache以提升性能。但同时会带来「伪共享」FalseSharing问题，为此在Tail、Cursor指针、Flag-RingBuffer中采用了CacheLine 补齐方式。
RingBuffer填充时机
- 初始化预填充 RingBuffer初始化时，预先填充满整个RingBuffer.
- 即时填充 Take消费时，即时检查剩余可用slot量(tail - cursor)，如小于设定阈值，则补全空闲slots。阈值可通过paddingFactor来进行配置，请参考Quick Start中CachedUidGenerator配置
- 周期填充 通过Schedule线程，定时补全空闲slots。可通过scheduleInterval配置，以应用定时填充功能，并指定Schedule时间间隔
以上为百度的官方介绍，接下来我们将其整合到Springboot项目中
UIDGenerator下载
在下面地址下载uid-generator
UIDGenerator环境配置
创建表
- DROP TABLE IF EXISTS WORKER_NODE;
- CREATE TABLE WORKER_NODE
- (
- ID BIGINT NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT 'auto increment id',
- HOST_NAME VARCHAR(64) NOT NULL COMMENT 'host name',
- PORT VARCHAR(64) NOT NULL COMMENT 'port',
- TYPE INT NOT NULL COMMENT 'node type: ACTUAL or CONTAINER',
- LAUNCH_DATE DATE NOT NULL COMMENT 'launch date',
- MODIFIED TIMESTAMP NOT NULL COMMENT 'modified time',
- CREATED TIMESTAMP NOT NULL COMMENT 'created time',
- PRIMARY KEY(ID)
- )COMMENT='DB WorkerID Assigner for UID Generator',ENGINE = INNODB;
将其项目中的mapper.xml文件copy到自己项目中，对应的WorkerNodeEntity，WorkerNodeDAO，
DisposableWorkerIdAssigner都copy到自己的项目中。
DisposableWorkerIdAssigner主要是修改注入的dao，因为这里我们需要修改默认的dao相关的配置。
项目配置
依赖
mysql mysql-connector-java runtime org.mybatis.spring.boot mybatis-spring-boot-starter 2.1.4 com.github.pagehelper pagehelper-spring-boot-starter 1.3.0
mybatis配置
- pagehelper:
- helperDialect: mysql
- reasonable: true
- pageSizeZero: true
- offsetAsPageNum: true
- rowBoundsWithCount: true
- ---
- mybatis:
- type-aliases-package: com.pack.domain
- mapper-locations:
- - classpath:/mappers/*.xml
- configuration:
- lazy-loading-enabled: false
- aggressive-lazy-loading: false
mapper文件中的namespace及对应domain修改为自己路径下的。
配置UIDGenerator
- @Configuration
- public class UIDConfig {
- @Bean
- public DefaultUidGenerator defaultUidGenerator(DisposableWorkerIdAssigner disposableWorkerIdAssigner) {
- DefaultUidGenerator defaultUidGenerator = new DefaultUidGenerator() ;
- defaultUidGenerator.setWorkerIdAssigner(disposableWorkerIdAssigner) ;
- defaultUidGenerator.setTimeBits(29) ;
- defaultUidGenerator.setWorkerBits(21) ;
- defaultUidGenerator.setSeqBits(13) ;
- defaultUidGenerator.setEpochStr("2021-01-01") ;
- return defaultUidGenerator ;
- }
- }
注意这里的
DisposableWorkerIdAssigner是copy到自己项目中的，不是百度提供的。
- @Component
- public class DisposableWorkerIdAssigner implements WorkerIdAssigner {
- @Resource
- private WorkerNodeMapper workerNodeDAO;
- // other code
- }
到此所有的都配置完成了。
测试
- @Resource
- private DefaultUidGenerator uidGenerator ;
- @Test
- public void testGeneratorId() {
- for (int i = 0; i < 10; i++) {
- System.out.println(uidGenerator.getUID()) ;
- }
- }
完毕!!!
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