SnowFlake ID 생성 알고리즘 구현

Author: gunkim

algorithm/src/main/java/io/github/gunkim/algorithm/identifier/SnowFlakeIdentifier.java

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+package io.github.gunkim.algorithm.identifier;
+
+public class SnowFlakeIdentifier {
+    private static final int DATACENTER_ID_BITS = 5;
+    private static final int WORKER_ID_BITS = 5;
+    private static final int SEQUENCE_BITS = 12;
+
+    private static final int WORKER_ID_SHIFT = SEQUENCE_BITS;
+    private static final int DATACENTER_ID_SHIFT = SEQUENCE_BITS + WORKER_ID_BITS;
+    private static final int TIMESTAMP_SHIFT = SEQUENCE_BITS + WORKER_ID_BITS + DATACENTER_ID_BITS;
+
+    private long timestamp;
+    private long datacenterId;
+    private long workerId;
+    private long sequence;
+
+    public SnowFlakeIdentifier(long timestamp, long datacenterId, long workerId, long sequence) {
+        this.timestamp = timestamp;
+        this.datacenterId = datacenterId;
+        this.workerId = workerId;
+        this.sequence = sequence;
+    }
+
+    public long getValue() {
+        return (timestamp << TIMESTAMP_SHIFT) |
+                (datacenterId << DATACENTER_ID_SHIFT) |
+                (workerId << WORKER_ID_SHIFT) |
+                sequence;
+    }
+}

algorithm/src/main/java/io/github/gunkim/algorithm/identifier/SnowFlakeIdentifierGenerator.java

@@ -0,0 +1,71 @@
+package io.github.gunkim.algorithm.identifier;
+
+/**
+ * 트위터 Snowflake ID 생성기
+ * 총 64비트 구조
+ * - sign 1비트 : 부호 비트, 음수값으로 사용되지 않음
+ * - timestamp 41비트 : 41비트로 표현되는 타임스탬프 (밀리초 단위)
+ * - worker id 5비트 : 서버 ID, 최대 32(2^5)개 서버 지원
+ * - datacenter id 5비트 : 데이터센터 ID, 최대 32(2^5)개 데이터센터 지원
+ * - sequence 12비트 : 일련번호, 1밀리초 내에 최대 4096까지 증가하며 매 밀리초마다 초기화
+ * <p>
+ * Snowflake ID는 64비트 크기로 **정렬 가능**하며, **전 세계 어디에서나 독립적으로 유니크한 ID**를 생성할 수 있다.
+ * 이론적으로, 최대 32개의 데이터센터와 각 데이터센터마다 32개의 서버를 사용할 수 있다.
+ */
+public final class SnowFlakeIdentifierGenerator {
+    private static final int DATACENTER_ID_BITS = 5;
+    private static final int WORKER_ID_BITS = 5;
+    private static final int SEQUENCE_BITS = 12;
+
+    private static final long MAX_SEQUENCE = ~(-1L << SEQUENCE_BITS);
+    private static final long MAX_WORKER_ID = ~(-1L << WORKER_ID_BITS);
+    private static final long MAX_DATACENTER_ID = ~(-1L << DATACENTER_ID_BITS);
+
+    private final long epoch;
+    private final long workerId;
+    private final long datacenterId;
+
+    private long lastTimestamp = -1L;
+    private long sequence = 0L;
+
+    public SnowFlakeIdentifierGenerator(long epoch, long workerId, long datacenterId) {
+        if (workerId > MAX_WORKER_ID || workerId < 0) {
+            throw new IllegalArgumentException("Worker ID는 " + MAX_WORKER_ID + "를 초과할 수 없습니다");
+        }
+        if (datacenterId > MAX_DATACENTER_ID || datacenterId < 0) {
+            throw new IllegalArgumentException("Datacenter ID는 " + MAX_DATACENTER_ID + "를 초과할 수 없습니다");
+        }
+
+        this.epoch = epoch;
+        this.workerId = workerId;
+        this.datacenterId = datacenterId;
+    }
+
+    public synchronized SnowFlakeIdentifier nextId() {
+        long timestamp = System.currentTimeMillis() - epoch;
+
+        if (timestamp < lastTimestamp) {
+            throw new RuntimeException("시스템 시계가 이전 시간으로 되돌아갔습니다");
+        }
+
+        if (lastTimestamp == timestamp) {
+            sequence = (sequence + 1) & MAX_SEQUENCE;
+            if (sequence == 0) {
+                timestamp = tilNextMillis(lastTimestamp);
+            }
+        } else {
+            sequence = 0;
+        }
+
+        lastTimestamp = timestamp;
+        return new SnowFlakeIdentifier(timestamp, datacenterId, workerId, sequence);
+    }
+
+    private long tilNextMillis(long lastTimestamp) {
+        long timestamp = System.currentTimeMillis() - epoch;
+        while (timestamp <= lastTimestamp) {
+            timestamp = System.currentTimeMillis() - epoch;
+        }
+        return timestamp;
+    }
+}