一種高效的唯一標識符
程序中的唯一標識符對于跟蹤非常有用。當這些 id 包含高分辨率時間戳時，它們會更加有用。
唯一標識符不僅記錄事件的時間，而且是唯一可以幫助跟蹤通過系統的事件。
這種獨特的時間戳根據實現方式的不一樣，所需要的成本會比較高。
接下來我們探討了一種輕量級的方法，可以在我們研發中生成一個獨特的、單調遞增的納秒分辨率時間戳。
唯一標識符的用途
唯一標識符可用于與一條信息相關聯，以便以后可以明確地引用信息。它可以是事件、請求、訂單 ID 或客戶 ID。
它們的業務可以用作數據庫或鍵/值存儲中的主鍵，以便后面檢索辨識該信息。
生成這些標識符的挑戰之一是在不增加成本的同時避免創建重復項。
我們可以記錄在數據庫中創建的每個標識符，但是我們要添加更多標識符時，這會使用 O(n) 存儲。
您可以生成一個隨機標識符，例如不太可能重復的 UUID，但是，這會創建比較大 id(不要看只是一個字符串，當量大時，就非常龐大了)，否則不包含任何信息。例如，UUID 可能看起來像
d85686f5-7a53-4682-9177-0b64037af336。
此 UUID 可以存儲為 16 個字節，但通常存儲為占用 40 個字節內存的對象。
使用 256 位可降低重復標識符的風險，但會使內存增加一倍。
時間戳作為唯一標識符
使用時間戳有兩個好處。您不需要存儲太多信息，因為時鐘是驅動程序的。您只需要檢查兩個不同時間的線程，缺點是在重新啟動時丟失，例如，時鐘時間應該已經足夠長，仍然不會得到重復的時間戳。
這樣的標識符也更容易閱讀，并提供對跟蹤有用的附加信息。基于時間戳的唯一標識符可能類似于2021-12-20T23:30:51.8453925。
這個時間戳可以存儲在 LocalDateTime 對象中，可以存儲為 8 個字節長。
MappedUniqueTimeProvider 代碼
這是GitHub 上提供的MappedUniqueTimeProvider的精簡版
/**
* Timestamps are unique across threads/processes on a single machine.
*/
public enum MappedUniqueTimeProvider implements TimeProvider {
INSTANCE;
private final Bytes bytes;
private TimeProvider provider = SystemTimeProvider.INSTANCE;
MappedUniqueTimeProvider() {
String user = System.getProperty("user.name", "unknown");
MappedFile file = MappedFile.mappedFile(OS.TMP + "/.time-stamp." + user + ".dat", OS.pageSize(), 0);
bytes = file.acquireBytesForWrite(mumtp, 0);
}
public long currentTimeNanos() throws IllegalStateException {
long time = provider.currentTimeNanos(), time5 = time >>> 5;
long time0 = bytes.readVolatileLong(LAST_TIME), timeNanos5 = time0 >>> 5;
if (time5 > timeNanos5 && bytes.compareAndSwapLong(LAST_TIME, time0, time))
return time;
while (true) {
time0 = bytes.readVolatileLong(LAST_TIME);
long next = (time0 + 0x20) & ~0x1f;
if (bytes.compareAndSwapLong(LAST_TIME, time0, next))
return next;
Jvm.nanoPause();
}
}
}
以下技術已用于確保時間戳的唯一性和效率
內存共享
TimeProvider 使用共享內存來確保納秒分辨率時間是唯一的。內存映射文件以線程安全的方式訪問，以確保時間戳單調遞增。Chronicle Bytes有一個庫支持對內存映射文件的線程安全訪問。
讀取內存映射文件中的值并嘗試在循環中更新。CAS 或compare-and-swap操作是原子的，并檢查先前的值沒有被另一個線程更改。當然，這是在同一臺服務上的一個線程上操作。
存儲一個納秒的時間戳
我們使用原始的 long 來存儲時間戳可以提高效率，但這可更難使用，我們支持print和解析稱為。
NanoTimestampLongConverter的長時間戳，我們也將這些時間戳解析并隱式呈現為文本使其更容易打印、調試和創建單元測試。
public class Event extends SelfDescribingMarshallable {
(NanoTimestampLongConverter.class)
long time;
}
Event e = new Event();
e.time = CLOCK.currentTimeNanos();
String str = e.toString();
Event e2 = Marshallable.fromString(str);
System.out.println(e2);
Prints
!net.openhft.chronicle.wire.Event {
time: 2021-12-20T23:30:51.8453925
}
由于納秒時間戳是一種高分辨率格式，它只會持續到 2262 年作為有符號長整數或 2554 年，值溢出之前，可以假設它是無符號長整數。
我們已經將時間戳中的額外位置用于其他目的，例如存儲主機標識符或源 ID。出于這個原因，我們還確保時間戳對于 32 ns 的倍數是唯一的，我們如果愿意，可以將低 5 位用于其他目的。
效果
在正常操作下，在服務器上獲得唯一的納秒時間戳需要不到 50 ns。在繁重的多線程負載下，可能需要幾百納秒。
MappedUniqueTimeProvider 應用程序可以維持超過 3000 萬/秒的生成。
可重啟性
只要時間不倒退，這種策略就可以丟失所有狀態，但仍能確保僅從時鐘上的唯一性。如果時鐘時間確實倒退了一個小時，那么狀態將確保沒有重復，但是，在時鐘趕上之前，時間戳不會與時鐘匹配。
結論
可以有一個輕量級的、唯一的標識符生成器來保存納秒時間戳。
