liuyulin
发布于 2024-02-02 / 86 阅读
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UUID

UUID

UUID(Universally Unique Identifier),通用唯一标识码,UUID是让分布式系统中所有元素都能唯一的识别信息,这样,每个人都可以创建不与其他人冲突的UUID,就不需要考虑数据库创建时的名称重复问题。

定义

UUID是由一组32位数的16进制数字所构成,故UUID理论上总数是16^32个。

格式

UUID的十六个八位字节被表示为32个十六进制数字,以连字号分隔的五组来显示,形式为8-4-4-4-12,总共36个字符。xxxxxxxx-xxxx-Mxxx-Nxxx-xxxxxxxxxxxx,其中M的四位表示UUID版本,当前规范有五个版本,M可选值为1,2,3,4,5;数字N的一至四个最高有效位表示UUID变体(variant),有固定的两位10xx,因此可能取值8,9,a,b。

版本

UUID版本通过M表示,当前规范有5个版本,M可选值为1,2,3,4,5。这五个版本使用不同的算法,利用不同的信息来产生UUID,各版本有各自优势,适用于不同的情景。具体使用的信息:

  • version 1, date-time & MAC address

  • version 2, date-time & group/user id

  • version 3, MD5 hash & namespace

  • version 4, pseudo-random number

  • version 5, SHA-1 hash & namespace

使用较多的是版本1和版本4,其中版本1使用当前时间戳和MAC地址信息。版本4使用(伪)随机数信息,128bit中,除去版本确定的4bit和variant确定的2bit,其他122bit全部由(伪)随机数信息确定。

因为时间戳和随机数的唯一性,版本1和版本4总是生成唯一的标识符。若希望对给定的一个字符串总是能生成相同的UUID,使用版本3或版本5。

java实现

java中UUID对版本4进行了实现,原理是由强伪随机数生成器生成伪随机数

    /**
     * 使用静态工厂来获取版本4(伪随机数生成器)的 UUID
     * Static factory to retrieve a type 4 (pseudo randomly generated) UUID.
     * 这个UUID生成使用了强加密的伪随机数生成器(PRNG)
     * The {@code UUID} is generated using a cryptographically strong pseudo
     * random number generator.
     *
     * @return  A randomly generated {@code UUID}
     */
    public static UUID randomUUID() {
        // 与Random(弱伪随机数生成器)不一样,SecureRandom是强伪随机数生成器,结果不可预测
        // 使用SecureRandom生成随机数,替换version和variant就是 UUID
        SecureRandom ng = Holder.numberGenerator;
​
        byte[] randomBytes = new byte[16];
        ng.nextBytes(randomBytes);
        randomBytes[6]  &= 0x0f;  /* clear version        */
        randomBytes[6]  |= 0x40;  /* set to version 4     */
        randomBytes[8]  &= 0x3f;  /* clear variant        */
        randomBytes[8]  |= 0x80;  /* set to IETF variant  */
        return new UUID(randomBytes);
    }
​
    /**
     * 对版本3的实现,对于给定的字符串(name)总能生成相同的UUID
     * Static factory to retrieve a type 3 (name based) {@code UUID} based on
     * the specified byte array.
     *
     * @param  name
     *         A byte array to be used to construct a {@code UUID}
     *
     * @return  A {@code UUID} generated from the specified array
     */
    public static UUID nameUUIDFromBytes(byte[] name) {
        MessageDigest md;
        try {
            md = MessageDigest.getInstance("MD5");
        } catch (NoSuchAlgorithmException nsae) {
            throw new InternalError("MD5 not supported", nsae);
        }
        byte[] md5Bytes = md.digest(name);
        md5Bytes[6]  &= 0x0f;  /* clear version        */
        md5Bytes[6]  |= 0x30;  /* set to version 3     */
        md5Bytes[8]  &= 0x3f;  /* clear variant        */
        md5Bytes[8]  |= 0x80;  /* set to IETF variant  */
        return new UUID(md5Bytes);
    }

生成UUID

// Java语言实现
import java.util.UUID;
​
public class UUIDProvider{
    public static String getUUID(){
        return UUID.randomUUID().toString().replaceAll("-", "");
    }
    public static void main(String[] args) {
        // 利用伪随机数生成版本为4,变体为9的UUID
        System.out.println(UUID.randomUUID());
        
        // 对于相同的命名空间总是生成相同的UUID,版本为3,变体为9
        // 命名空间为"mwq"时生成的UUID总是为06523e4a-9a66-3687-9334-e41dab27cef4
        System.out.println(UUID.nameUUIDFromBytes("mwq".getBytes()));
    }
} 


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