关于一致性Hash算法，在我之前的博文中已经有多次提到了，Memcache的详细讲解一文中"一致性Hash算法"部分，对于为什么要使用一致性Hash算法、一致性Hash算法的算法原理做了详细的解读。
算法的具体原理这里再次贴上：
先构造一个长度为232的整数环（这个环被称为一致性Hash环），根据节点名称的Hash值（其分布为[0, 232-1]）将服务器节点放置在这个Hash环上，然后根据数据的Key值计算得到其Hash值（其分布也为[0, 232-1]），接着在Hash环上顺时针查找距离这个Key值的Hash值最近的服务器节点，完成Key到服务器的映射查找。
这种算法解决了普通余数Hash算法伸缩性差的问题，可以保证在上线、下线服务器的情况下尽量有多的请求命中原来路由到的服务器。
当然，万事不可能十全十美，一致性Hash算法比普通的余数Hash算法更具有伸缩性，但是同时其算法实现也更为复杂，本文就来研究一下，如何利用Java代码实现一致性Hash算法。在开始之前，先对一致性Hash算法中的几个核心问题进行一些探究。
数据结构的选取
一致性Hash算法最先要考虑的一个问题是：构造出一个长度为232的整数环，根据节点名称的Hash值将服务器节点放置在这个Hash环上。
那么，整数环应该使用何种数据结构，才能使得运行时的时间复杂度最低？首先说明一点，关于时间复杂度，常见的时间复杂度与时间效率的关系有如下的经验规则：
O(1) < O(log2N) < O(n) < O(N * log2N) < O(N2) < O(N3) < 2N < 3N < N!
一般来说，前四个效率比较高，中间两个差强人意，后三个比较差（只要N比较大，这个算法就动不了了）。OK，继续前面的话题，应该如何选取数据结构，我认为有以下几种可行的解决方案。
1、解决方案一：排序+List
我想到的第一种思路是：算出所有待加入数据结构的节点名称的Hash值放入一个数组中，然后使用某种排序算法将其从小到大进行排序，最后将排序后的数据放入List中，采用List而不是数组是为了结点的扩展考虑。
之后，待路由的结点，只需要在List中找到第一个Hash值比它大的服务器节点就可以了，比如服务器节点的Hash值是[0,2,4,6,8,10]，带路由的结点是7，只需要找到第一个比7大的整数，也就是8，就是我们最终需要路由过去的服务器节点。
如果暂时不考虑前面的排序，那么这种解决方案的时间复杂度：
（1）最好的情况是第一次就找到，时间复杂度为O(1)
（2）最坏的情况是最后一次才找到，时间复杂度为O(N)
平均下来时间复杂度为O(0.5N+0.5)，忽略首项系数和常数，时间复杂度为O(N)。
但是如果考虑到之前的排序，我在网上找了张图，提供了各种排序算法的时间复杂度：
看得出来，排序算法要么稳定但是时间复杂度高、要么时间复杂度低但不稳定，看起来最好的归并排序法的时间复杂度仍然有O(N * logN)，稍微耗费性能了一些。
2、解决方案二：遍历+List
既然排序操作比较耗性能，那么能不能不排序？可以的，所以进一步的，有了第二种解决方案。
解决方案使用List不变，不过可以采用遍历的方式：
（1）服务器节点不排序，其Hash值全部直接放入一个List中
（2）带路由的节点，算出其Hash值，由于指明了"顺时针"，因此遍历List，比待路由的节点Hash值大的算出差值并记录，比待路由节点Hash值小的忽略
（3）算出所有的差值之后，最小的那个，就是最终需要路由过去的节点
在这个算法中，看一下时间复杂度：
1、最好情况是只有一个服务器节点的Hash值大于带路由结点的Hash值，其时间复杂度是O(N)+O(1)=O(N+1)，忽略常数项，即O(N)
2、最坏情况是所有服务器节点的Hash值都大于带路由结点的Hash值，其时间复杂度是O(N)+O(N)=O(2N)，忽略首项系数，即O(N)