一致性hash算法java實現

一致性hash算法java實現

import java.util.Collection;
import java.util.SortedMap;
import java.util.TreeMap;

/**
 * 一致性Hash算法 算法詳解：http://blog.csdn.net/sparkliang/article/details/5279393
 * 算法實現：https://weblogs.java.net/blog/2007/11/27/consistent-hashing
 * 
 * @author xiaoleilu
 *
 * @param <T>
 *            節點類型
 */
public class ConsistentHash<T> {
	/** Hash計算對象，用於自定義hash算法 */
	HashFunc hashFunc;
	/** 複製的節點個數 */
	private final int numberOfReplicas;
	/** 一致性Hash環 */
	private final SortedMap<Integer, T> circle = new TreeMap<Integer, T>();

	/**
	 * 構造，使用Java默認的Hash算法
	 * 
	 * @param numberOfReplicas
	 *            複製的節點個數，增加每個節點的複製節點有利於負載均衡
	 * @param nodes
	 *            節點對象
	 */
	public ConsistentHash(int numberOfReplicas, Collection<T> nodes) {
		this.numberOfReplicas = numberOfReplicas;
		this.hashFunc = new HashFunc() {

			public Integer hash(Object key) {
				String data = key.toString();
				// 默認使用FNV1hash算法
				final int p = 16777619;
				int hash = (int) 2166136261L;
				for (int i = 0; i < data.length(); i++)
					hash = (hash ^ data.charAt(i)) * p;
				hash += hash << 13;
				hash ^= hash >> 7;
				hash += hash << 3;
				hash ^= hash >> 17;
				hash += hash << 5;
				return hash;
			}
		};
		// 初始化節點
		for (T node : nodes) {
			add(node);
		}
	}

	/**
	 * 構造
	 * 
	 * @param hashFunc
	 *            hash算法對象
	 * @param numberOfReplicas
	 *            複製的節點個數，增加每個節點的複製節點有利於負載均衡
	 * @param nodes
	 *            節點對象
	 */
	public ConsistentHash(HashFunc hashFunc, int numberOfReplicas,
			Collection<T> nodes) {
		this.numberOfReplicas = numberOfReplicas;
		this.hashFunc = hashFunc;
		// 初始化節點
		for (T node : nodes) {
			add(node);
		}
	}

	/**
	 * 增加節點<br>
	 * 每增加一個節點，就會在閉環上增加給定複製節點數<br>
	 * 例如複製節點數是2，則每調用此方法一次，增加兩個虛擬節點，這兩個節點指向同一Node
	 * 由於hash算法會調用node的toString方法，故按照toString去重
	 * 
	 * @param node
	 *            節點對象
	 */
	public void add(T node) {
		for (int i = 0; i < numberOfReplicas; i++) {
			circle.put(hashFunc.hash(node.toString() + i), node);
		}
	}

	/**
	 * 移除節點的同時移除相應的虛擬節點
	 * 
	 * @param node
	 *            節點對象
	 */
	public void remove(T node) {
		for (int i = 0; i < numberOfReplicas; i++) {
			circle.remove(hashFunc.hash(node.toString() + i));
		}
	}

	/**
	 * 獲得一個最近的順時針節點
	 * 
	 * @param key
	 *            爲給定鍵取Hash，取得順時針方向上最近的一個虛擬節點對應的實際節點
	 * @return 節點對象
	 */
	public T get(Object key) {
		if (circle.isEmpty()) {
			return null;
		}
		int hash = hashFunc.hash(key);
		if (!circle.containsKey(hash)) {
			SortedMap<Integer, T> tailMap = circle.tailMap(hash); // 返回此映射的部分視圖，其鍵大於等於
																	// hash
			hash = tailMap.isEmpty() ? circle.firstKey() : tailMap.firstKey();
		}
		// 正好命中
		return circle.get(hash);
	}

	/**
	 * Hash算法對象，用於自定義hash算法
	 * 
	 * @author xiaoleilu
	 *
	 */
	public interface HashFunc {
		public Integer hash(Object key);
	}
}