C#如何实现Snowflake算法

Snowflake 是 Twitter 开源的分布式 ID 生成算法，它可以在不依赖数据库的情况下生成全局唯一的 ID。下面是一个简单的 C# 实现：

using System;


public class Snowflake
{
    
    // 基准时间
    private static readonly DateTime Epoch = new DateTime(2021, 1, 1, 0, 0, 0, DateTimeKind.Utc);
    

    // 机器 ID 所占位数
    private const int WorkerIdBits = 5;
    

    // 数据中心 ID 所占位数
    private const int DatacenterIdBits = 5;
    

    // 序列号所占位数
    private const int SequenceBits = 12;
    

    // 机器 ID 左移位数
    private const int WorkerIdShift = SequenceBits;
    

    // 数据中心 ID 左移位数
    private const int DatacenterIdShift = SequenceBits + WorkerIdBits;
    

    // 时间戳左移位数
    private const int TimestampLeftShift = SequenceBits + WorkerIdBits + DatacenterIdBits;
    

    // 最大序列号
    private const long MaxSequence = (1L <
    <
     SequenceBits) - 1;
    

    // 机器 ID 和数据中心 ID 的最大值
    private const long MaxWorkerId = (1L<
    <
     WorkerIdBits) - 1;
    
    private const long MaxDatacenterId = (1L<
    <
     DatacenterIdBits) - 1;
    

    // 机器 ID
    private readonly long _workerId;
    

    // 数据中心 ID
    private readonly long _datacenterId;
    

    // 序列号
    private long _sequence;
    

    // 上次生成 ID 的时间戳
    private long _lastTimestamp;


    public Snowflake(long workerId, long datacenterId, long sequence = 0L)
    {
    
        if (workerId <
     0 || workerId >
 MaxWorkerId)
            throw new ArgumentException($"Worker Id must be between 0 and {
MaxWorkerId}
    ");
    

        if (datacenterId <
     0 || datacenterId >
 MaxDatacenterId)
            throw new ArgumentException($"Datacenter Id must be between 0 and {
MaxDatacenterId}
    ");
    

        _workerId = workerId;
    
        _datacenterId = datacenterId;
    
        _sequence = sequence;

    }


    public long NextId()
    {

        lock (this)
        {
    
            var timestamp = GetCurrentTimestamp();
    

            if (timestamp <
     _lastTimestamp)
                throw new Exception("Invalid system clock");


            if (_lastTimestamp == timestamp)
            {
    
                _sequence = (_sequence + 1) &
     MaxSequence;
    
                if (_sequence == 0)
                    timestamp = WaitNextMillisecond(_lastTimestamp);

            }

            else
            {
    
                _sequence = 0;

            }
    

            _lastTimestamp = timestamp;
    
            return ((timestamp - Epoch.Ticks)<
    <
     TimestampLeftShift) |
                   (_datacenterId<
    <
     DatacenterIdShift) |
                   (_workerId<
    <
     WorkerIdShift) |
                   _sequence;

        }

    }


    private long GetCurrentTimestamp()
    {
    
        return (DateTime.UtcNow - Epoch).Ticks / 10000;

    }


    private long WaitNextMillisecond(long lastTimestamp)
    {
    
        var timestamp = GetCurrentTimestamp();
    
        while (timestamp <
    = lastTimestamp)
            timestamp = GetCurrentTimestamp();
    
        return timestamp;

    }

}
    

使用方法：

var snowflake = new Snowflake(1, 1);
    
var id = snowflake.NextId();
    
Console.WriteLine(id);
    

这个实现中，我们使用了一个基准时间（Epoch），机器 ID（workerId），数据中心 ID（datacenterId）和序列号（sequence）来生成全局唯一的 ID。你需要为每个工作节点分配一个唯一的机器 ID 和数据中心 ID。

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