import org.junit.Test;

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

/**
 * 不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"};

    /**
     * key表示服务器的hash值，value表示服务器
     */

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

    /**
     * 程序初始化，将所有的服务器放入sortedMap中
     */

    static {
        for (String server : servers) {
            int hash = getHash(server);
            System.out.println("[" + server + "]加入集合中, 其Hash值为" + hash);
            sortedMap.put(hash, server);
        }
        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;
    }

    @Test
    public void test(){
        String[] keys = {"太阳", "月亮", "星星"};
        for (String key : keys) {
            System.out.println("[" + key + "]的hash值为" + getHash(key) + ", 被路由到结点[" + getServer(key) + "]");
        }
    }
}

import org.apache.commons.lang3.StringUtils;

import java.util.*;


/**
 * 带虚拟节点的一致性Hash算法
 */
public class ConsistentHashingWithVirtualNode {

    /**
     * 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<>();

    /**
     * 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<>();

    /**
     * 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
        Collections.addAll(realNodes, servers);


        //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" + 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 (String key : keys) {
            System.out.println("[" + key + "]的hash值为" + getHash(key) + ", 被路由到结点[" + getServer(key) + "]");
        }

    }
}