第五周作业

1、不带虚拟节点的



package hash;



import java.util.SortedMap;

import java.util.TreeMap;



/**

* 不带虚拟节点的一致性Hash算法

* 重点：1.如何造一个hash环，2.如何在哈希环上映射服务器节点，3.如何找到对应的节点

*/

public class ConsistentHashingWithoutVirtualNode {



//待添加入Hash环的服务器列表

private static String[] servers = { "192.168.0.0:111", "192.168.0.1:111",

"192.168.0.2:111", "192.168.0.3:111", "192.168.0.4:111" };



//key表示服务器的hash值，value表示服务器

private static SortedMap<Integer, String> sortedMap = new TreeMap<Integer, String>();



//程序初始化，将所有的服务器放入sortedMap中

static {

for (int i=0; i<servers.length; i++) {

int hash = getHash(servers[i]);

System.out.println("[" + servers[i] + "]加入集合中, 其Hash值为" + hash);

sortedMap.put(hash, servers[i]);

}

System.out.println();

}



//得到应当路由到的结点

private static String getServer(String key) {

//得到该key的hash值

int hash = getHash(key);

//得到大于该Hash值的所有Map

SortedMap<Integer, String> subMap = sortedMap.tailMap(hash);

if(subMap.isEmpty()){

//如果没有比该key的hash值大的，则从第一个node开始

Integer i = sortedMap.firstKey();

//返回对应的服务器

return sortedMap.get(i);

}else{

//第一个Key就是顺时针过去离node最近的那个结点

Integer i = subMap.firstKey();

//返回对应的服务器

return subMap.get(i);

}

}



//使用FNV132HASH算法计算服务器的Hash值,这里不使用重写hashCode的方法，最终效果没区别

private static int getHash(String str) {

final int p = 16777619;

int hash = (int) 2166136261L;

for (int i = 0; i < str.length(); i++)

hash = (hash ^ str.charAt(i)) * p;

hash += hash << 13;

hash ^= hash >> 7;

hash += hash << 3;

hash ^= hash >> 17;

hash += hash << 5;



// 如果算出来的值为负数则取其绝对值

if (hash < 0)

hash = Math.abs(hash);

return hash;

}



public static void main(String[] args) {

String[] keys = {"太阳", "月亮", "星星"};

for(int i=0; i<keys.length; i++)

System.out.println("[" + keys[i] + "]的hash值为" + getHash(keys[i])

+ ", 被路由到结点[" + getServer(keys[i]) + "]");

}

}

执行结果：



[192.168.0.0:111]加入集合中, 其Hash值为575774686

[192.168.0.1:111]加入集合中, 其Hash值为8518713

[192.168.0.2:111]加入集合中, 其Hash值为1361847097

[192.168.0.3:111]加入集合中, 其Hash值为1171828661

[192.168.0.4:111]加入集合中, 其Hash值为1764547046



[太阳]的hash值为1977106057, 被路由到结点[192.168.0.1:111]

[月亮]的hash值为1132637661, 被路由到结点[192.168.0.3:111]

[星星]的hash值为880019273, 被路由到结点[192.168.0.3:111]



2、带虚拟节点的

package hash;

import java.util.LinkedList;

import java.util.List;

import java.util.SortedMap;

import java.util.TreeMap;

import org.apache.commons.lang.StringUtils;

/**

* 带虚拟节点的一致性Hash算法

*/

public class ConsistentHashingWithoutVirtualNode {

//待添加入Hash环的服务器列表

private static String[] servers = {"192.168.0.0:111", "192.168.0.1:111", "192.168.0.2:111",

"192.168.0.3:111", "192.168.0.4:111"};

//真实结点列表,考虑到服务器上线、下线的场景，即添加、删除的场景会比较频繁，这里使用LinkedList会更好

private static List<String> realNodes = new LinkedList<String>();

//虚拟节点，key表示虚拟节点的hash值，value表示虚拟节点的名称

private static SortedMap<Integer, String> virtualNodes = new TreeMap<Integer, String>();

//虚拟节点的数目，这里写死，为了演示需要，一个真实结点对应5个虚拟节点

private static final int VIRTUAL_NODES = 5;

static{

//先把原始的服务器添加到真实结点列表中

for(int i=0; i<servers.length; i++)

realNodes.add(servers[i]);

//再添加虚拟节点，遍历LinkedList使用foreach循环效率会比较高

for (String str : realNodes){

for(int i=0; i<VIRTUAL_NODES; i++){

String virtualNodeName = str + "&&VN" + String.valueOf(i);

int hash = getHash(virtualNodeName);

System.out.println("虚拟节点[" + virtualNodeName + "]被添加, hash值为" + hash);

virtualNodes.put(hash, virtualNodeName);

}

}

System.out.println();

}

//使用FNV1_32_HASH算法计算服务器的Hash值,这里不使用重写hashCode的方法，最终效果没区别

private static int getHash(String str){

final int p = 16777619;

int hash = (int)2166136261L;

for (int i = 0; i < str.length(); i++)

hash = (hash ^ str.charAt(i)) * p;

hash += hash << 13;

hash ^= hash >> 7;

hash += hash << 3;

hash ^= hash >> 17;

hash += hash << 5;

// 如果算出来的值为负数则取其绝对值

if (hash < 0)

hash = Math.abs(hash);

return hash;

}

//得到应当路由到的结点

private static String getServer(String key){

//得到该key的hash值

int hash = getHash(key);

// 得到大于该Hash值的所有Map

SortedMap<Integer, String> subMap = virtualNodes.tailMap(hash);

String virtualNode;

if(subMap.isEmpty()){

//如果没有比该key的hash值大的，则从第一个node开始

Integer i = virtualNodes.firstKey();

//返回对应的服务器

virtualNode = virtualNodes.get(i);

}else{

//第一个Key就是顺时针过去离node最近的那个结点

Integer i = subMap.firstKey();

//返回对应的服务器

virtualNode = subMap.get(i);

}

//virtualNode虚拟节点名称要截取一下

if(StringUtils.isNotBlank(virtualNode)){

return virtualNode.substring(0, virtualNode.indexOf("&&"));

}

return null;

}

public static void main(String[] args){

String[] keys = {"太阳", "月亮", "星星"};

for(int i=0; i<keys.length; i++)

System.out.println("[" + keys[i] + "]的hash值为" +

getHash(keys[i]) + ", 被路由到结点[" + getServer(keys[i]) + "]");

}

}



执行结果：

虚拟节点[192.168.0.0:111&&VN0]被添加, hash值为1686427075

虚拟节点[192.168.0.0:111&&VN1]被添加, hash值为354859081

虚拟节点[192.168.0.0:111&&VN2]被添加, hash值为1306497370

虚拟节点[192.168.0.0:111&&VN3]被添加, hash值为817889914

虚拟节点[192.168.0.0:111&&VN4]被添加, hash值为396663629

...

虚拟节点[192.168.0.4:111&&VN0]被添加, hash值为586921010

虚拟节点[192.168.0.4:111&&VN1]被添加, hash值为184078390

虚拟节点[192.168.0.4:111&&VN2]被添加, hash值为1331645117

虚拟节点[192.168.0.4:111&&VN3]被添加, hash值为918790803

虚拟节点[192.168.0.4:111&&VN4]被添加, hash值为1232193678

[太阳]的hash值为1977106057, 被路由到结点[192.168.0.2:111]

[月亮]的hash值为1132637661, 被路由到结点[192.168.0.4:111]

[星星]的hash值为880019273, 被路由到结点[192.168.0.3:111]