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10台服务器列表
     private static String[] servers = {"192.168.0.0:8080", "192.168.0.1:8080", "192.168.0.2:8080",
             "192.168.0.3:8080", "192.168.0.4:8080", "192.168.0.5:8080", "192.168.0.6:8080" , 
            "192.168.0.7:8080", "192.168.0.8:8080", "192.168.0.9:8080"};
     
     //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150个虚拟节点
     private static final int VIRTUAL_NODES = 150;
     
     //虚拟节点名称分隔符
     private static final String SPLIT = "#";
     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 + SPLIT + 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(SPLIT));
         }
         return null;
     }
     
     public static void main(String[] args){
			 //计算命中次数,初始化服务器列表
       Map<String,Integer> servers= new HashMap<>();
       for(int i=0; i<servers.length; i++)
             servers.put(servers[i],0);
       
       //100万测试数据
       for(long i=0; i<1000000; i++)
       {
           String serverName=getServer(String.valueOf(i));
           int value=servers.get(serverName);
           servers.put(serverName, value+1);
           
           System.out.println("[测试用例" + String.valueOf(i) + "]的hash值为" +
                     getHash(String.valueOf(i)) + ", 被路由到结点[" + serverName + "]");
       }
       
       System.out.println("=========================");
       for (Entry<String, String> entry : servers.entrySet()) {
           String key = entry.getKey();
           String value = entry.getValue();
           System.out.println(key + " 数量 " + value);
       }
       System.out.println("=========================");
		}
 }