如何用C#生成唯一的Snowflake ID

Snowflake ID 是一种分布式系统中生成唯一 ID 的算法，由 Twitter 开源。它可以在不依赖数据库或其他存储设备的情况下生成全局唯一的 ID。Snowflake ID 通常是一个 64 位的整数，由以下部分组成：

1. 前 1 位未使用，任意填充。
2. 41 位表示时间戳。
3. 10 位表示工作机器 ID，可通过部署多个 Snowflake 服务。
4. 12 位序列号，单节点每毫秒内可以生成 4096 个 ID。

以下是一个简单的 C# 实现：

using System;
using System.Threading;

public class SnowflakeIdWorker
{
    private const long Twepoch = 1288834974657L;
    private const int WorkerIdBits = 10;
    private const int SequenceBits = 12;
    private const long MaxWorkerId = -1L ^ (-1L<< WorkerIdBits);
    private const long SequenceMask = -1L ^ (-1L << SequenceBits);

    private static readonly object SyncRoot = new object();
    private readonly long _workerId;
    private long _sequence;
    private long _lastTimestamp;

    public SnowflakeIdWorker(long workerId)
    {
        if (workerId > MaxWorkerId || workerId < 0)
            throw new ArgumentException($"Worker Id can't be greater than {MaxWorkerId} or less than 0");

        _workerId = workerId;
    }

    public long NextId()
    {
        lock (SyncRoot)
        {
            var timestamp = TimeGen();

            if (timestamp < _lastTimestamp)
                throw new Exception($"Invalid system clock! Refusing to generate id for {_lastTimestamp - timestamp} milliseconds");

            if (_lastTimestamp == timestamp)
            {
                _sequence = (_sequence + 1) & SequenceMask;
                if (_sequence == 0) timestamp = TilNextMillis(_lastTimestamp);
            }
            else
            {
                _sequence = 0;
            }

            _lastTimestamp = timestamp;
            var id = ((timestamp - Twepoch) << (WorkerIdBits + SequenceBits)) | (_workerId << SequenceBits) | _sequence;

            return id;
        }
    }

    protected virtual long TilNextMillis(long lastTimestamp)
    {
        var timestamp = TimeGen();
        while (timestamp <= lastTimestamp) timestamp = TimeGen();
        return timestamp;
    }

    protected virtual long TimeGen()
    {
        return DateTimeOffset.UtcNow.ToUnixTimeMilliseconds();
    }
}

要使用此类生成 Snowflake ID，请创建一个 SnowflakeIdWorker 实例并调用 NextId() 方法。例如：

var worker = new SnowflakeIdWorker(1); // Use worker ID 1
var id = worker.NextId();
Console.WriteLine("Generated Snowflake ID: " + id);

注意：这个实现不是线程安全的，如果需要在多线程环境中使用，请确保对 NextId() 方法进行适当的同步。在上面的代码中，我们使用了 lock 关键字来实现同步。