ID 生成器

记录一下昨天面试时被问到的 ID 生成器的场景题，当时的回答面试官不是很满意。

介绍

设计一个ID生成器，要求生成的ID在一个范围(0-10000000)，且是无序的，并需要保证性能，碰撞概率低或不碰撞。

当时给出的答案和提问

使用随机数算法获取范围内的一个 ID，使用 BitMap 数据结构进行碰撞检测，避免生成重复的 ID。

• 缺点：性能随ID消耗而急剧下降，重试次数增多
• BitMap 内存占用：100000000 bit ≈ 12.5 MB
• 如何优化内存占用（当时没算出来 BitMap 的内存占用）：使用布隆过滤器

更好的答案

预生成随机列表

提前把这个范围内的所有数字生成好，彻底打乱顺序，然后每次需要ID时，从这个乱序列表里取一个即可。

• 洗牌：使用 Fisher-Yates Shuffle 高效的洗牌算法
• 存储：使用 Redis 的 LIST 数据结构，取用时调用 LPOP 或 RPOP
• 内存占用：使用 32 位整数存储一个 ID，总共需要 32 * 100000000 bit ≈ 400MB，是完全可以接受的

可逆混淆算法

通过数学/密码学方法，将一个有序的、递增的序列（如0, 1, 2, ...）动态地转换为一个无序的、乱序的ID。需要设计一个函数 F(i)，满足一一映射和看似无序的特性，Feistel网络是一种构建这种可逆混淆函数的经典密码学结构。这种方法无需额外存储，不需要存储整个ID池，节省了大量内存。但缺点是混淆函数的设计比较复杂，需要一定的数学和密码学知识。