1、基于UUID

在Java的世界里，想要得到一个具有少数性的ID，首先被想到可能就是UUID，毕竟它有着全球少数的特性。那么UUID可以做分布式ID吗？答案是可以的，但是并不是十分推荐。

public static void main(String[] args) {        String uuid = UUID.randomUUID().toString().replaceAll("-","");       System.out.println(uuid); }

UUID的生成简单到只有一行代码，输出结果 c2b8c2b9e46c47e3b30dca3b0d447718，但UUID却并不适用于实际的业务需求。像用作订单号UUID这样的字符串没有丝毫的意义，看不出和订单相关的有用信息；而对于数据库来说用作业务主键ID，它不仅是太长还是字符串，存储性能差查询也很耗时，所以不推荐用作分布式ID。

优点：生成足够简单，本地生成无网络消耗，具有少数性。

缺点：

无序的字符串，不具备趋势自增特性；没有具体的业务含义；长度过长16 字节128位，36位长度的字符串，存储以及查询对MySQL的性能消耗较大，MySQL官方明确建议主键要尽量越短越好，作为数据库主键 UUID 的无序性会导致数据位置频繁变动，严重影响性能。

2、基于数据库自增ID

基于数据库的auto_increment自增ID完全可以充当分布式ID，具体实现：需要一个单独的MySQL实例用来生成ID，建表结构如下：

当我们需要一个ID的时候，向表中插入一条记录返回主键ID，但这种方式有一个比较致命的缺点，访问量激增时MySQL本身就是系统的瓶颈，用它来实现分布式服务风险比较大。

优点：实现简单，ID单调自增，数值类型查询速度快

缺点：DB单点存在宕机风险，无法扛住高并发场景

3、基于数据库集群模式

前边说了单点数据库方式不可取，那对上边的方式做一些高可用优化，换成主从模式集群。害怕一个主节点挂掉没法用，那就做双主模式集群，也就是两个Mysql实例都能单独的生产自增ID。那这样还会有个问题，两个MySQL实例的自增ID都从1开始，会生成重复的ID怎么办？

解决方案：设置起始值和自增步长。

MySQL_1 配置：

MySQL_2 配置：

这样两个MySQL实例的自增ID分别就是：

1、3、5、7、92、4、6、8、10

那如果集群后的性能还是扛不住高并发咋办？就要进行MySQL扩容增加节点，这是一个比较麻烦的事。

从上图可以看出，水平扩展的数据库集群，有利于解决数据库单点压力的问题，同时为了ID生成特性，将自增步长按照机器数量来设置。增加第三台MySQL实例需要人工修改一、二两台MySQL实例的起始值和步长，把第三台机器的ID起始生成位置设定在比现有最大自增ID的位置远一些，但必须在一、二两台MySQL实例ID还没有增长到第三台MySQL实例的起始ID值的时候，否则自增ID就要出现重复了，必要时可能还需要停机修改。

优点：解决DB单点问题。

缺点：不利于后续扩容，而且实际上单个数据库自身压力还是大，依旧无法满足高并发场景。

4、基于数据库的号段模式

号段模式是当下分布式ID生成器的主流实现方式之一，号段模式可以理解为从数据库批量的获取自增ID，每次从数据库取出一个号段范围，例如 (1,1000] 代表1000个ID，具体的业务服务将本号段，生成1~1000的自增ID并加载到内存。表结构如下：

CREATE TABLE id_generator (  id int(10) NOT NULL,  max_id bigint(20) NOT NULL COMMENT '当前最大id',  step int(20) NOT NULL COMMENT '号段的布长',  biz_type    int(20) NOT NULL COMMENT '业务类型',  version int(20) NOT NULL COMMENT '版本号',  PRIMARY KEY (id)) 

biz_type ：代表不同业务类型max_id ：当前最大的可用idstep ：代表号段的长度version ：是一个乐观锁，每次都更新version，保证并发时数据的正确性

等这批号段ID用完，再次向数据库申请新号段，对max_id字段做一次update操作，update max_id= max_id + step，update成功则说明新号段获取成功，新的号段范围是(max_id ,max_id +step]。

update id_generator set max_id = #{max_id+step}, version = version + 1 where version = # {version} and biz_type = XXX

由于多业务端可能同时操作，所以采用版本号version乐观锁方式更新，这种分布式ID生成方式不强依赖于数据库，不会频繁的访问数据库，对数据库的压力小很多。

5、基于Redis模式

Redis也同样可以实现，原理就是利用redis的 incr命令实现ID的原子性自增：

用redis实现需要注意一点，要考虑到redis持久化的问题。redis有两种持久化方式RDB和AOF：

RDB会定时打一个快照进行持久化，假如连续自增但redis没及时持久化，而这会Redis挂掉了，重启Redis后会出现ID重复的情况。AOF会对每条写命令进行持久化，即使Redis挂掉了也不会出现ID重复的情况，但由于incr命令的特殊性，会导致Redis重启恢复的数据时间过长。

6、基于雪花算法（Snowflake）模式

雪花算法（Snowflake）是twitter公司内部分布式项目采用的ID生成算法，开源后广受国内大厂的好评，在该算法影响下各大公司相继开发出各具特色的分布式生成器。

Snowflake生成的是Long类型的ID，一个Long类型占8个字节，每个字节占8比特，也就是说一个Long类型占64个比特。Snowflake ID组成结构：正数位（占1比特）+ 时间戳（占41比特）+ 机器ID（占5比特）+ 数据中心（占5比特）+ 自增值（占12比特），总共64比特组成的一个Long类型。

名列前茅个bit位（1bit）：Java中long的较高位是符号位代表正负，正数是0，负数是1，一般生成ID都为正数，所以默认为0。时间戳部分（41bit）：毫秒级的时间，不建议存当前时间戳，而是用（当前时间戳 – 固定开始时间戳）的差值，可以使产生的ID从更小的值开始；41位的时间戳可以使用69年，(1L << 41) / (1000L * 60 * 60 * 24 * 365) = 69年工作机器id（10bit）：也被叫做workId，这个可以灵活配置，机房或者机器号组合都可以。序列号部分（12bit）：自增值支持同一毫秒内同一个节点可以生成4096个ID

根据这个算法的逻辑，只需要将这个算法用Java语言实现出来，封装为一个工具方法，那么各个业务应用可以直接使用该工具方法来获取分布式ID，只需保证每个业务应用有自己的工作机器id即可，而不需要单独去搭建一个获取分布式ID的应用。Java版本的****Snowflake算法实现：

public class SnowFlakeShortUrl {    private final static long START_TIMESTAMP = 1480166465631L;    private final static long SEQUENCE_BIT = 12;   //序列号占用的位数    private final static long MACHINE_BIT = 5;     //机器标识占用的位数    private final static long DATA_CENTER_BIT = 5; //数据中心占用的位数    private final static long MAX_SEQUENCE = -1L ^ (-1L << SEQUENCE_BIT);    private final static long MAX_MACHINE_NUM = -1L ^ (-1L << MACHINE_BIT);    private final static long MAX_DATA_CENTER_NUM = -1L ^ (-1L << DATA_CENTER_BIT);    private final static long MACHINE_LEFT = SEQUENCE_BIT;    private final static long DATA_CENTER_LEFT = SEQUENCE_BIT + MACHINE_BIT;    private final static long TIMESTAMP_LEFT = DATA_CENTER_LEFT + DATA_CENTER_BIT;    private long dataCenterId;  //数据中心    private long machineId;     //机器标识    private long sequence = 0L; //序列号    private long lastTimeStamp = -1L;  //上一次时间戳    private long getNextMill() {        long mill = getNewTimeStamp();        while (mill <= lastTimeStamp) {            mill = getNewTimeStamp();        }        return mill;}    private long getNewTimeStamp() {        return System.currentTimeMillis();    }    public SnowFlakeShortUrl(long dataCenterId, long machineId) {        if (dataCenterId > MAX_DATA_CENTER_NUM || dataCenterId < 0) {            throw new IllegalArgumentException("DtaCenterId can't be greater than MAX_DATA_CENTER_NUM or less than 0！");        }        if (machineId > MAX_MACHINE_NUM || machineId < 0) {            throw new IllegalArgumentException("MachineId can't be greater than MAX_MACHINE_NUM or less than 0！");        }        this.dataCenterId = dataCenterId;        this.machineId = machineId;    }  public synchronized long nextId() {        long currTimeStamp = getNewTimeStamp();        if (currTimeStamp < lastTimeStamp) {            throw new RuntimeException("Clock moved backwards.  Refusing to generate id");        }        if (currTimeStamp == lastTimeStamp) {            //相同毫秒内，序列号自增            sequence = (sequence + 1) & MAX_SEQUENCE;            //同一毫秒的序列数已经达到最大            if (sequence == 0L) {                currTimeStamp = getNextMill();            }        } else {            //不同毫秒内，序列号置为0            sequence = 0L;        }        lastTimeStamp = currTimeStamp;        return (currTimeStamp - START_TIMESTAMP) << TIMESTAMP_LEFT //时间戳部分                | dataCenterId << DATA_CENTER_LEFT       //数据中心部分                | machineId << MACHINE_LEFT             //机器标识部分                | sequence;                             //序列号部分    }    public static void main(String[] args) {        SnowFlakeShortUrl snowFlake = new SnowFlakeShortUrl(2, 3);        for (int i = 0; i < (1 << 4); i++) {            System.out.println(snowFlake.nextId());        }    }}

7、百度（uid-generator）

uid-generator是由百度技术部开发，项目GitHub地址为https://github.com/baidu/uid-generator。uid-generator是基于Snowflake算法实现的，与原始的snowflake算法不同在于，uid-generator支持自定义时间戳、工作机器ID和 序列号 等各部分的位数，而且uid-generator中采用用户自定义workId的生成策略。

uid-generator需要与数据库配合使用，需要新增一个WORKER_NODE表。当应用启动时会向数据库表中去插入一条数据，插入成功后返回的自增ID就是该机器的workId数据由host，port组成。对于****uid-generator ID组成结构：workId，占用了22个bit位，时间占用了28个bit位，序列化占用了13个bit位，需要注意的是，和原始的snowflake不太一样，时间的单位是秒，而不是毫秒，workId也不一样，而且同一应用每次重启就会消费一个workId。

延伸阅读1：分布式ID的特点

少数性：生成的ID全局少数，在特定范围内冲突概率极小。有序性：生成的ID按某种规则有序，便于数据库插入及排序。可用性：可保证高并发下的可用性，确保任何时候都能正确的生成ID。自主性：分布式环境下不依赖中心认证即可自行生成ID。安全性：不暴露系统和业务的信息，如：订单数，用户数等。