一致性hash算法Java實現

import java.security.MessageDigest;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.util.Collection;
import java.util.SortedMap;
import java.util.TreeMap;

/**
 * 一致性Hash算法
 *
 * @param <T> 節點類型
 */
public class ConsistentHash<T> {
    /**
     * 複製的節點個數
     */
    private final int numberOfReplicas;
    /**
     * 一致性Hash環
     */
    private final SortedMap<Long, T> circle = new TreeMap<>();
    /**
     * Hash計算對象，用於自定義hash算法
     */
    HashFunc hashFunc;

    /**
     * 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() {

            @Override
            public Long hash(Object key) {
                //return fnv1HashingAlg(key.toString());
                return md5HashingAlg(key.toString());
            }
        };
        //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);
        }
    }

    /**
     * 使用MD5算法
     *
     * @param key
     * @return
     */
    private static long md5HashingAlg(String key) {
        MessageDigest md5 = null;
        try {
            md5 = MessageDigest.getInstance("MD5");
            md5.reset();
            md5.update(key.getBytes());
            byte[] bKey = md5.digest();
            long res = ((long) (bKey[3] & 0xFF) << 24) | ((long) (bKey[2] & 0xFF) << 16) | ((long) (bKey[1] & 0xFF) << 8) | (long) (bKey[0] & 0xFF);
            return res;
        } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return 0l;
    }

    /**
     * 使用FNV1hash算法
     *
     * @param key
     * @return
     */
    private static long fnv1HashingAlg(String key) {
        final int p = 16777619;
        int hash = (int) 2166136261L;
        for (int i = 0; i < key.length(); i++)
            hash = (hash ^ key.charAt(i)) * p;
        hash += hash << 13;
        hash ^= hash >> 7;
        hash += hash << 3;
        hash ^= hash >> 17;
        hash += hash << 5;
        return hash;
    }

    /**
     * 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;
        }
        long hash = hashFunc.hash(key);
        if (!circle.containsKey(hash)) {
            SortedMap<Long, 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
     */
    public interface HashFunc {
        public Long hash(Object key);
    }
}