PushID改进算法和实现

本文移植和修改源自作者在blogger上的一篇博文，如有雷同，绝非巧合。

笔者最近研究了一下标准的PushID的原理和实现方式，觉得可以在其基础上进行一些改进，遂著此博文进行分析和记录，并分享给大家来使用和研究。

PushID

PushID是一种类似于nanoid和uuid的信息标识符。它是一个22个字符长度的字符串，可以由10个数字，52个大小写字符和下划线_以及减号-构成，其中前8位是一个时间戳的编码，后12位是随机数字符编码。这一设计的特点和优势包括:

• 信息空间是和UUID一样的，但精简了表示方式
• 其选择的字符集是Web安全的，不会在URL、PostBody和SQL中造成歧义
• 其生成是严格有序(生成时间)的，对于其标识的信息处理可能有帮助(如排序和索引)
• 在一定程度上，可以抵抗时间校准的影响

改进思路

参考标准的PushID算法实现，笔者觉得可以在以下方面进行改进：

• 字符集采用纯数字和大小写字符，共62个，并可以灵活调整
• 时间戳编码的部分动态实现，可以精简到6位(标准PushID使用8位，但其实第一位永远都是-，感觉有点浪费，这一部分可以自动计算，并忽略最高位)
• 随机生成的部分可以选择设置为10位
• 如果添加后缀作为子系统标识，则可以方便的实现分布式ID生成
• 尽量使用buffer进行操作和资源复用

代码和分析

根据上述的改进构想，这个生成算法的参考实现代码如下：

关于这个实现的基本思路和过程如下：

1 定义一个id编码的字符集，这里是base62, 而且要注意严格遵循ASCII顺序，这是PushID有序的关键

2 由于需要使用字符集表达时间戳(使用毫秒的整数值)，可以实现计算需要的字符长度，此次为6，就是可以使用6个字符表达毫秒数值，这里使用了对数计算

3 计算并记录当前时间(精确到毫秒)，用于毫秒内的重复规避

4 对时间戳整数循环计算余数，并使用一个数组进行记录，即ID的时间戳部分，这里是6位

5 计算并填充ID的随机信息部分，策略如后

6 如果时间和当前时间记录不冲突，则依据时间的最后一位，填充随机数的一部分(这里是一半)

7 如果时间冲突，则说明是在同一毫秒内，则将当前随机信息+1，并考虑进位的问题

8 组合时间戳部分和随机部分，编码为字符串，并按需加入尾字符

9 返回最终结果

这个流程和操作的特点是：

• 时间戳字符串位数可以预先计算，而且高位可以舍弃(其实是一样的)
• 如果在同1毫秒中，需要用累加的方式复用产生的随机字符串
• 在不同的毫秒中，随机字符串重新生成
• 改进了字符串操作为数组操作，并减少转换过程，提高性能

小结

本文总结了PushID算法的基本构想、技术特点和实现算法，并提出了一些改进的想法和建议，编写了相关的实现和测试代码。