UUID简介以及java代码获取UUID示例

旧城等待， 2023-10-04 21:26 44阅读 0赞

## **什么是UUID** ##

UUID 是指（Universally Unique Identifier）通用唯一识别码，128位。RFC 4122描述了具体的规范实现。

## **现实问题** ##

我们开发的时候，数据库表总会有一个主键，以前我们可能会使用自增的数字作为主键。这样做去确实查询的时候比较快， 但是在做系统集成或者数据迁移的的时候就麻烦了。这是id就有可能重复了。那么有什么比较好的方法解决这一问题呢？ 于是jdk1.5出了UUID这个类来生成唯一的字符串标识。

## **UUID作用** ##

UUID 的目的是让分布式系统中的所有元素都能有唯一的识别信息。如此一来，每个人都可以创建不与其它人冲突的 UUID，就不需考虑数据库创建时的名称重复问题。其作用视场景而定。

目前最广泛应用的 UUID，即是微软的 Microsoft's Globally Unique Identifiers (GUIDs)，而其他重要的应用， 则有 Linux ext2/ext3 档案系统、LUKS 加密分割区、GNOME、KDE、Mac OS X 等等。

## **UUID定义** ##

UUID使用16进制表示，共有36个字符(32个字母/数字+4个连接符"-")组成，格式为8-4-4-4-12 ；【一个字母/数字只代表4个bit，所以是(8+4+4+4+12)\*4=128位；】

由一组32个16进制数码(0-9a-z)所构成，故 UUID 理论上的总数为，约等于

![f574bb1ba4b04226a3f4adbc773c7625.png][]

也就是说若每纳秒产生1百万个 UUID，要花100亿年才会将所有 UUID 用完。

格式：

xxxxxxxx-xxxx-Mxxx-Nxxx-xxxxxxxxxxxx

示例：

96b31816-ae1c-11ed-904f-4531ee40a9e3

格式中M和N都有具体的含义

数字 M的四位表示 UUID 版本，当前规范有5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因此只可能取值8, 9, a, b。

这5个版本使用不同算法，利用不同的信息来产生UUID，各版本有各自优势，适用于不同情景。具体使用的信息

版本 1：UUID 是根据时间和 MAC 地址生成的；

版本 2：UUID 是根据标识符（通常是组或用户 ID）、时间和节点 ID生成的；

版本 3：UUID 是通过散列（MD5 作为散列算法）名字空间（namespace）标识符和名称生成的；

版本 4：UUID 使用随机性或伪随机性生成；

版本 5：类似于版本 3（SHA1 作为散列算法）。

故UUID每个版本不是根据精度区分的，Version5并不会比Version1精度高，在精度上，大家都能保证唯一性，重复的概率近乎于0。

为了能兼容过去的 UUID，以及应对未来的变化，因此有了变体（Variants）这一概念。

目前已知的变体有下面 4 种：

变体 0：格式为 0xxx，为了向后兼容预留。

变体 1：格式为 10xx，当前正在使用的。

变体 2：格式为 11xx，为早期微软的 GUID 预留。

变体 3：格式为 111x，为将来的扩展预留，目前暂未使用。

在上例中，M 是 1，N 是 a（二进制为 1010，符合 10xx 的格式），这就意味着这个 UUID 是“版本 1”、“变体 1”的 UUID。

目前大多数使用的 UUID 大都是变体 1，N 的取值是 8、9、a、b 中的一个。

### **version 1——date-time & MAC address** ###

基于时间戳及MAC地址的UUID实现。它包括了48位的MAC地址和60位的时间戳，

v1为了保证唯一性，当时间精度不够时，会使用13~14位的clock sequence来扩展时间戳，比如：

当UUID的生产成速率太快，超过了系统时间的精度。时间戳的低位部分会每增加一个UUID就+1的操作来模拟更高精度的时间戳，换句话说，就是当系统时间精度无会区分2个UUID的时间先后时，为了保证唯一性，会在其中一个UUID上+1。所以UUID重复的概率几乎为0，时间戳加扩展的clock sequence一共有74bits,(2的74次方，约为1.8后面加22个零),即在每个节点下，每秒可产生1630亿不重复的UUID(因为只精确到了秒,不再是74位，所以换算了一下)。

相对于其它版本，v1还加入48位的MAC地址，这依赖于网卡供应商能提供唯一的MAC地址，同时也可能通过它反查到对应的MAC地址。Melissa病毒就是这样做到的。

### **Version2(date-time Mac address)** ###

这是最神秘的版本，RFC没有提供具体的实现细节，以至于大部分的UUID库都没有实现它，只在特定的场景(DCE security)才会用到。所以绝大数情况，我们也不会碰到它。

### **Version3,5(namespace name-based)** ###

V3和V5都是通过hash namespace的标识符和名称生成的。V3使用MD5作为hash函数，V5则使用SHA-1。

因为里面没有不确定的部分，所以当namespace与输入参数确定时，得到的UUID都是确定唯一的。

具体的流程就是

把namespace和输入参数拼接在一起，如"http/http://wwwbaidu.com" ++ "/query=uuid"；

使用MD5算法对拼接后的字串进行hash，截断为128位；

把UUID的Version和variant字段都替换成固定的;

如果需要to\_string，需要转为16进制和加上连接符"-"。

把V3的hash算法由MD5换成SHA-1就成了V5。

### **Version4(random)** ###

这个版本使用最为广泛:

其中4位代表版本，2-3位代表variant。余下的122-121位都是全部随机的。即有2的122次方(5.3后面36个0)个UUID。一个标准实现的UUID库在生成了2.71万亿个UUID会产生重复UUID的可能性也只有50%的概率：

![be4a54031d3e48ab809446e87da02562.png][]

这相当于每秒产生10亿的UUID，持续85年，而把这些UUID都存入文件，每个UUID占16bytes,总需要45 EB(exabytes)，比目前最大的数据库(PB)还要大很多倍。

## **UUID的重复概率** ##

Java中 UUID 使用版本4进行实现，所以由java.util.UUID类产生的 UUID，128个比特中，有122个比特是随机产生，4个比特标识版本被使用，还有2个标识变体被使用。利用生日悖论，可计算出两笔 UUID 拥有相同值的机率约为

![37eb52657658407c8ae4ddbc9dbca9bb.png][]

其中x为 UUID 的取值范围，n为 UUID 的个数。

以下是以 x =

![96a8a498d9524d09ad8a10e7c4c2906e.png][]

计算出n笔 UUID 后产生碰撞的机率：

![5684c136100c4e34929bab148e14d3fa.png][]

换句话说，每秒产生10亿笔 UUID ，100年后只产生一次重复的机率是50%。如果地球上每个人都各有6亿笔 UUID，发生一次重复的机率是50%。与被陨石击中的机率比较的话，已知一个人每年被陨石击中的机率估计为170亿分之1，也就是说机率大约是0.00000000006 (6 x )，等同于在一年内生产2000亿个 UUID 并发生一次重复。

## **Java获取uuid示例** ##

### **使用 JDK 原生的API**  ###

import java.util.UUID;
    
    public class Test {
        public static void main(String[] args) {
            // JDK 原生的 API 获取UUID
            // uuid版本3获取uuid
            UUID uuid3 = UUID.nameUUIDFromBytes("test".getBytes());
            int version3 = uuid3.version();
            System.out.println("UUID3:" + uuid3 + " 版本 " + version3);
    
            // uuid版本4获取uuid
            UUID uuid4 = UUID.randomUUID();
            int version4 = uuid4.version();
            System.out.println("UUID4:" + uuid4 + " 版本 " + version4);
    
            // 生成一个基于指定 UUID 字符串的 UUID 对象
            UUID uuid = UUID.fromString("098f6bcd-4621-3373-8ade-4e832627b4f6");
            int version = uuid.version();
            System.out.println("UUID_fromString:" + uuid + " 版本 " + version);
        }
    }

nameUUIDFromBytes() 会生成一个版本 3 的UUID，不过需要传递一个名称的字节数组作为参数。

randomUUID() 方法生成了一个版本 4 的 UUID，这也是生成 UUID最方便的方法。如果只使用原生 JDK 的话，基本上都用的这种方式。

fromString() 方法会生成一个基于指定 UUID 字符串的 UUID对象，如果指定的 UUID 字符串不符合 UUID 的格式，将抛出 IllegalArgumentException 异常。

### **使用com.fasterxml.uuid.Generators** ###

除了使用 JDK 原生的 API 之外，还可以**使用com.fasterxml.uuid.Generators**，需要先在项目中加入该类的 Maven 依赖。

<groupId>com.fasterxml.uuid</groupId>

<artifactId>java-uuid-generator</artifactId>

</dependency>

</dependencies>

**代码：**

import com.fasterxml.uuid.Generators;
    
    import java.util.UUID;
    
    public class Test {
        public static void main(String[] args) {
            // JDK 原生的 API 获取UUID
            // uuid版本1获取uuid
            UUID uuid1 = Generators.timeBasedGenerator().generate();
            System.out.println("UUID : " + uuid1);
            System.out.println("UUID 版本 : " + uuid1.version());
    
            // uuid版本4获取uuid
            UUID uuid2 = Generators.randomBasedGenerator().generate();
            System.out.println("UUID : " + uuid2);
            System.out.println("UUID 版本 : " + uuid2.version());
        }
    }

Generators.timeBasedGenerator().generate() 可用于生成版本1 的 UUID，Generators.randomBasedGenerator().generate() 可用于生成版本4 的 UUID。

## **总结** ##

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，其它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。如果只是需要生成一个唯一ID,你可以使用V1或V4。

\- V1基于时间戳和Mac地址,这些ID有一定的规律(你给出一个，是有可能被猜出来下一个是多少的)，而且会暴露你的Mac地址。

\- V4是完全随机(伪)的。

如果对于相同的参数需要输出相同的UUID,你可以使用V3或V5。

\- V3基于MD5 hash算法，如果需要考虑与其它系统的兼容性的话，就用它,因为它出来得早，大概率大家都是用它的。

\- V5基于SHA-1 hash算法，这个是首选。

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