【小设计】抽奖活动分布式 Id生成抽奖活动中有个需求：1. 用户能自主发起抽奖活动 2. 其他用户能够通过活动码来加入抽

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一、前言

抽奖活动中有个需求：

用户能自主发起抽奖活动
其他用户能够通过活动码来加入抽奖活动

活动码取值范围为：0 ~ 9999 9999

即二进制中为 26 位。

那么这个活动码如何生成呢？

先了解下，当前几种 Id 生成方式：

方案一：利用数据库的自增 ID 字段

CREATE TABLE user (
  uid BIGINT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
  uname VARCHAR(500) NOT NULL
) AUTO_INCREMENT = 1;

方案二：GUID 折半 + 冲突处理

理论上会存在冲突，当冲突时：再取一次 GUID 即可。

// 伪代码
// 1. 生成一个 128位的 guid
uint128_t* p_guid = new GUID();
uint64_t uid = *(uint64_t*) p_guid;

方案三：当前微秒数 + 冲突处理

// 伪代码
// 取当前微秒数
uint64_t uid = GetTickCount();

// 理论上会存在冲突，当再冲突时，再次获取当前微秒数

方案四：用户名哈希折半 + 冲突处理

// 伪代码
char[16] sign = md5(uname);
uint64_uid = *(unit64_t*) sign;

// 截取：可以取前半段、后半段，或者异或处理后

// 理论上会存在冲突。

方案五：分布式 ID 生产算法（snowflake 算法原理）

会将以下信息拼接成 64bit。

1. 符号位（1位）
2. 毫秒数（41位）
3. 机房分组（节点 id 一部分，5位）
4. 机器分组（节点 id 一部分，5位）
5. 同一毫秒内计数（12位）

每秒可生成多少 Id？

1000毫秒 × 32个机房 × 32个节点 × 4096（12bit） = 40亿个不重复的 Id

二、实战

参考方案五：分布式 ID 算法（sonwflake 算法）

这里设计思路是：

活动码不重复
难以猜测

要做到不重复，可以考虑一下 "时间+序号" 的因数，能保证不重复；而要难以猜测，则可以做一点混淆。

26位活动码设计划分如下：

0~8 bit 表示：
-------------------------------------------------
| 8 | 7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 |    1    |    0    |
|-----------------------------------------------|
|（日期-1）/4 |	月份      | 年份-2位循环（4年）  |
-------------------------------------------------


9~21 bit 表示：
-----------------------------------------------------
| 21 20	19 18 17 16 15 14 13 12	11 10 9             |
|---------------------------------------------------|
| 序列号（8192个）                                    |
-----------------------------------------------------


22~25 bit 表示：
------------------
| 25 24	23 22    |
|--------------- |
| 盐值(随机的0,1)  |
------------------

然后对上面的数据，进行混淆。

混淆算法，基本上是采用一个对调算法。

小结：

唯一性很容易证明（注意：ID 在 4年内唯一，非永久唯一）
为什么难以猜测？ 这种方法可以保证：序号 + 盐值，是一个比较随机的现象，那么还是很难猜测到的数。

这个序列号怎么得到？可以通过数据库的自增 ID，比如获取到自增 ID % 8192，就行了，可以先插入一条记录，得到了 ID 之后，再做 HASH。

@Slf4j
public class ActivityCodeUtils {

    private static final int[] shuffle = {5, 16, 24, 12, 13, 7, 22, 14, 19, 23, 3, 
             10, 0, 25, 18, 4, 11, 20, 8, 15, 17, 9, 21, 1, 6, 2};

    private static final long[] pow = new long[shuffle.length];
    private static final int[] offset = new int[shuffle.length];

    static {
        for (int i = 0; i < shuffle.length; i++) {
            pow[i] = 1L << shuffle[i];
            offset[i] = Math.abs(shuffle[i] - i);
        }
    }

    public static String genActivityCode(long id) {

        long code = generateActivityCode(id);

        String activityCode = String.valueOf(code);

        return executeActivityCode(activityCode);
    }

    /**
     * 处理活动码
     
     * Tips： 互动码位数要求, 不足补0, 过长截取.
     *
     * @param activityCode 活动码
     * @return 处理后的活动码
     */
    private static String executeActivityCode(String activityCode) {

        if (StringUtils.isEmpty(activityCode)) {

            return "00000000";
        }

        int len = activityCode.length();

        if (len < Constants.ACTIVITY_CODE_LEN_MAX) {

            return String.format("%1$" + Constants.ACTIVITY_CODE_LEN_MAX + "s", 
                                 activityCode)
                    .replace(' ', '0');
        }

        return activityCode.substring(len - Constants.ACTIVITY_CODE_LEN_MAX, len);
    }

    private static long generateActivityCode(long id) {

        Calendar calendar = Calendar.getInstance();

        long year = calendar.get(Calendar.YEAR) % 4;
        long month = calendar.get(Calendar.MONTH) + 1;
        long day = (calendar.get(Calendar.DAY_OF_MONTH) - 1) / 4;

        Random random = new Random();
        long salt = random.nextInt(16);

        long value = id % 8192;

        long preShuffle = (salt << 22) | (value << 9) | (day << 6) | (month << 2) | year;

        return shuffle(preShuffle);
    }

    private static long shuffle(long pre) {
        long sum = 0;

        for (int i = 0; i < shuffle.length; i++) {
            if (shuffle[i] >= i) {
                sum |= (pre << offset[i]) & pow[i];
            } else {
                sum |= (pre >> offset[i]) & pow[i];
            }
        }

        return sum;
    }

    public static void main(String[] args) {

        for (int i = 1; i < 20; ++i) {

            System.out.println(genActivityCode(i));
        }
    }
}

测试，输出结果如下：