package cn.z201.example;

import java.time.Clock;

/**
 * @author z201.coding@gmail.com
 **/
public class SnowflakeDistributeId {

    /**
     * 开始时间截，这里用系统的时间戳
     */
    private final long startTime = 1420041600000L;

    /**
     * 机器id所占的位数 5 位
     */
    private final static long WORKER_ID_BITS = 5L;
    /**
     * 序列在id中占的位数
     */
    private final static long SEQUENCE_BITS = 12L;
    /**
     * 数据标识id所占的位数
     */
    private final long DATA_CENTER_ID_BITS = 5L;

    /**
     * 数据中心最大数量。支持的最大机器id，结果是31 (这个移位算法可以很快计算出几位二进制数所能表示的最大十进制数)
     */
    private final long maxWorkerId = -1L ^ (-1L << WORKER_ID_BITS); //

    /**
     * 支持的最大数据标识id，结果是31
     */
    private final long maxDatacenterId = -1L ^ (-1L << DATA_CENTER_ID_BITS);

    /**
     * 机器ID向左移12位
     */
    private final long workerIdShift = SEQUENCE_BITS;

    /**
     * 数据标识id向左移17位(12+5)
     */
    private final long datacenterIdShift = SEQUENCE_BITS + WORKER_ID_BITS;

    /**
     * 时间截向左移22位(5+5+12)
     */
    private final long timestampLeftShift = SEQUENCE_BITS + WORKER_ID_BITS + DATA_CENTER_ID_BITS;

    /**
     * 生成序列的掩码，这里为4095 (0b111111111111=0xfff=4095)
     */
    private final long sequenceMask = -1L ^ (-1L << SEQUENCE_BITS);

    /**
     * 工作机器ID(0~31)
     */
    private long workerId;

    /**
     * 数据中心ID(0~31)
     */
    private long datacenterId;

    /**
     * 毫秒内序列(0~4095)
     */
    private long sequence = 0L;

    /**
     * 上次生成ID的时间截
     */
    private long lastTimestamp = -1L;

    /**
     * 禁止参的构造，规避创建对象时候使用默认的机器码
     */
    private SnowflakeDistributeId() {
    }

    /**
     * 构造函数
     *
     * @param workerId     工作ID (0~31)
     * @param datacenterId 数据中心ID (0~31)
     */
    public SnowflakeDistributeId(long workerId, long datacenterId) {
        if (workerId > maxWorkerId || workerId < 0) {
            throw new IllegalArgumentException(String.format("worker Id can't be greater than %d or less than 0", maxWorkerId));
        }
        if (datacenterId > maxDatacenterId || datacenterId < 0) {
            throw new IllegalArgumentException(String.format("datacenter Id can't be greater than %d or less than 0", maxDatacenterId));
        }
        this.workerId = workerId;
        this.datacenterId = datacenterId;
    }

    /**
     * 获得下一个ID (该方法是线程安全的)
     *
     * @return SnowflakeId
     */
    public synchronized long nextId() {
        long timestamp = Clock.systemDefaultZone().millis();
        //如果当前时间小于上一次ID生成的时间戳，说明系统时钟回退过这个时候应当抛出异常
        if (timestamp < lastTimestamp) {
            throw new RuntimeException(
                    String.format("Clock moved backwards.  Refusing to generate id for %d milliseconds", lastTimestamp - timestamp));
        }
        //如果是同一时间生成的，则进行毫秒内序列
        if (lastTimestamp == timestamp) {
            sequence = (sequence + 1) & sequenceMask;
            //毫秒内序列溢出,序列数已经达到最大
            if (sequence == 0) {
                //阻塞到下一个毫秒,获得新的时间戳
                timestamp = tilNextMillis(lastTimestamp);
            }
        } else {
            //时间戳改变，毫秒内序列重置
            sequence = 0L;
        }
        //上次生成ID的时间截
        lastTimestamp = timestamp;

        //移位并通过或运算拼到一起组成64位的ID
        return ((timestamp - startTime) << timestampLeftShift) // 时间戳部分
                | (datacenterId << datacenterIdShift) // 数据中心部分
                | (workerId << workerIdShift) // 机器标识符部分
                | sequence; // 序列号部分
    }

    /**
     * 阻塞到下一个毫秒，直到获得新的时间戳
     *
     * @param lastTimestamp 上次生成ID的时间截
     * @return 当前时间戳
     */
    protected long tilNextMillis(long lastTimestamp) {
        long timestamp = Clock.systemDefaultZone().millis();
        while (timestamp <= lastTimestamp) {
            timestamp = Clock.systemDefaultZone().millis();
        }
        return timestamp;
    }


}

package cn.z201.example;

import org.openjdk.jmh.annotations.*;
import org.openjdk.jmh.results.format.ResultFormatType;
import org.openjdk.jmh.runner.Runner;
import org.openjdk.jmh.runner.RunnerException;
import org.openjdk.jmh.runner.options.Options;
import org.openjdk.jmh.runner.options.OptionsBuilder;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class SnowflakeDistributeIdTest {

    private final static Integer MEASUREMENT_ITERATIONS = 1;
    private final static Integer WARMUP_ITERATIONS = 10;

    public static void main(String[] args) throws RunnerException {
        Options opt = new OptionsBuilder()
                // 设置类名正则表达式基准为搜索当前类
                .include("\\." + SnowflakeDistributeIdTest.class.getSimpleName() + "\\.")
                // 都是一些基本的参数，可以根据具体情况调整。一般比较重的东西可以进行大量的测试，放到服务器上运行。
                .warmupIterations(WARMUP_ITERATIONS) // 多少次预热
                .measurementIterations(MEASUREMENT_ITERATIONS) // 要做多少次测量m
                .timeUnit(TimeUnit.MILLISECONDS) // 毫秒
                // 不使用多线程
                .forks(1) // 进行 fork 的次数。如果 fork 数是2的话，则 JMH 会 fork 出两个进程来进行测试。
                .threads(1) // 每个进程中的测试线程，这个非常好理解，根据具体情况选择，一般为cpu乘以2。
                // Throughput 整体吞吐量，例如”1秒内可以执行多少次调用”。
                // AverageTime: 调用的平均时间，例如”每次调用平均耗时xxx毫秒”。
                // SampleTime: 随机取样，最后输出取样结果的分布，例如”99%的调用在xxx毫秒以内，99.99%的调用在xxx毫秒以内”
                // SingleShotTime: 以上模式都是默认一次 iteration 是 1s，唯有 SingleShotTime 是只运行一次。往往同时把 warmup 次数设为0，用于测试冷启动时的性能。
                // All(“all”, “All benchmark modes”);
                .mode(Mode.AverageTime)
                .shouldDoGC(true)
                .shouldFailOnError(true)             //
                .resultFormat(ResultFormatType.JSON) // 输出格式化
//                .result("/dev/null") // set this to a valid filename if you want reports
                .result("benchmark.log")
                .shouldFailOnError(true)
                .jvmArgs("-server")
                .build();
        new Runner(opt).run();
    }

    /**
     * Benchmark 方法级注解，表示该方法是需要进行 benchmark 的对象，用法和 JUnit 的 @Test 类似。
     */
    @Benchmark
    public void testSnowflakeDistributeId() {
        SnowflakeDistributeId idWorker = new SnowflakeDistributeId(0, 0);
        for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
            long id = idWorker.nextId();
        }
    }
}