UUID的定义以及作用

UUID含义是通用唯一识别码 (Universally Unique Identifier),这 是一个软件建构的标准,也是被开源软件基金会 (Open Software Foundation, OSF) 的组织应用在分布式计算环境 (Distributed Computing Environment, DCE) 领域的重要部分。

作用:

UUID 的目的是让分布式系统中的所有元素,都能有唯一的辨识资讯,而不需要透过中央控制端来做辨识资讯的指定。如此一来,每个人都可以建立不与其它人冲突的 UUID。在这样的情况下,就不需考虑数据库建立时的名称重复问题。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。

组成:

UUID是指在一台机器上生成的数字,它保证对在同一时空中的所有机器都是唯一的。通常平台会提供生成的API。按照开放软件基金会(OSF)制定的标准计算,用到了以太网卡地址、纳秒级时间、芯片ID码和许多可能的数字

UUID由以下几部分的组合:

(1)当前日期和时间,UUID的第一个部分与时间有关,如果你在生成一个UUID之后,过几秒又生成一个UUID,则第一个部分不同,其余相同。

(2)时钟序列。

(3)全局唯一的IEEE机器识别号,如果有网卡,从网卡MAC地址获得,没有网卡以其他方式获得。

UUID的唯一缺陷在于生成的结果串会比较长。关于UUID这个标准使用最普遍的是微软的GUID(Globals Unique Identifiers)。在ColdFusion中可以用CreateUUID()函数很简单地生成UUID,其格式为:xxxxxxxx-xxxx- xxxx-xxxxxxxxxxxxxxxx(8-4-4-16),其中每个 x 是 0-9 或 a-f 范围内的一个十六进制的数字。而标准的UUID格式为:xxxxxxxx-xxxx-xxxx-xxxx-xxxxxxxxxxxx (8-4-4-4-12),可以从cflib 下载CreateGUID() UDF进行转换。

 

应用:

使用UUID的好处在分布式的软件系统中(比如:DCE/RPC, COM+,CORBA)就能体现出来,它能保证每个节点所生成的标识都不会重复,并且随着WEB服务等整合技术的发展,UUID的优势将更加明显。根据使用的特定机制,UUID不仅需要保证是彼此不相同的,或者最少也是与公元3400年之前其他任何生成的通用唯一标识符有非常大的区别。UUID最少在3000+年内不会重复。

通用唯一标识符还可以用来指向大多数的可能的物体。微软和其他一些软件公司都倾向使用全球唯一标识符(GUID),这也是通用唯一标识符的一种类型,可用来指向组建对象模块对象和其他的软件组件。第一个通用唯一标识符是在网络计算机系统(NCS)中创建,并且随后成为开放软件基金会(OSF)的分布式计算环境(DCE)的组件。

 

代码:

 

C#

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using System;

namespace Demo{

    public class Test

    {

        public static void Main()

        {

            Guid guid=Guid.NewGuid();

            Console.WriteLine(guid);

        }

    }

}

Java

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package com.mytest;

import java.util.UUID;

public class UTest {

    public static void main(String[] args) {

        UUID uuid = UUID.randomUUID();

        System.out.println(uuid);

}}

Go

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import(

    "github.com/nu7hatch/gouuid"

    "fmt"

 

func main(){

    fmt.Println(uuid.NewV4().String())

}

 

 

其他版本的介绍,组合在一起加深理解

什么是UUID?

UUID是Universally Unique Identifier的缩写,它是在一定的范围内(从特定的名字空间到全球)唯一的机器生成的标识符。UUID具有以下涵义:
 

  • 经由一定的算法机器生成

为了保证UUID的唯一性,规范定义了包括网卡MAC地址、时间戳、名字空间(Namespace)、随机或伪随机数、时序等元素,以及从这些元素生成UUID的算法。UUID的复杂特性在保证了其唯一性的同时,意味着只能由计算机生成。

  • 非人工指定,非人工识别

UUID是不能人工指定的,除非你冒着UUID重复的风险。UUID的复杂性决定了“一般人“不能直接从一个UUID知道哪个对象和它关联。

  • 在特定的范围内重复的可能性极小

UUID的生成规范定义的算法主要目的就是要保证其唯一性。但这个唯一性是有限的,只在特定的范围内才能得到保证,这和UUID的类型有关(参见UUID的版本)。

UUID是16字节128位长的数字,通常以36字节的字符串表示,示例如下:

3F2504E0-4F89-11D3-9A0C-0305E82C3301

其中的字母是16进制表示,大小写无关。

GUID(Globally Unique Identifier)是UUID的别名;但在实际应用中,GUID通常是指微软实现的UUID。

UUID的版本

UUID具有多个版本,每个版本的算法不同,应用范围也不同。

首先是一个特例--Nil UUID--通常我们不会用到它,它是由全为0的数字组成,如下:

00000000-0000-0000-0000-000000000000

UUID Version 1:基于时间的UUID

基于时间的UUID通过计算当前时间戳、随机数和机器MAC地址得到。由于在算法中使用了MAC地址,这个版本的UUID可以保证在全球范围的唯一性。但与此同时,使用MAC地址会带来安全性问题,这就是这个版本UUID受到批评的地方。如果应用只是在局域网中使用,也可以使用退化的算法,以IP地址来代替MAC地址--Java的UUID往往是这样实现的(当然也考虑了获取MAC的难度)。

UUID Version 2:DCE安全的UUID

DCE(Distributed Computing Environment)安全的UUID和基于时间的UUID算法相同,但会把时间戳的前4位置换为POSIX的UID或GID。这个版本的UUID在实际中较少用到。

UUID Version 3:基于名字的UUID(MD5)

基于名字的UUID通过计算名字和名字空间的MD5散列值得到。这个版本的UUID保证了:相同名字空间中不同名字生成的UUID的唯一性;不同名字空间中的UUID的唯一性;相同名字空间中相同名字的UUID重复生成是相同的。

UUID Version 4:随机UUID

根据随机数,或者伪随机数生成UUID。这种UUID产生重复的概率是可以计算出来的,但随机的东西就像是买彩票:你指望它发财是不可能的,但狗屎运通常会在不经意中到来。

UUID Version 5:基于名字的UUID(SHA1)

和版本3的UUID算法类似,只是散列值计算使用SHA1(Secure Hash Algorithm 1)算法。

UUID的应用

从UUID的不同版本可以看出,Version 1/2适合应用于分布式计算环境下,具有高度的唯一性;Version 3/5适合于一定范围内名字唯一,且需要或可能会重复生成UUID的环境下;至于Version 4,我个人的建议是最好不用(虽然它是最简单最方便的)。

通常我们建议使用UUID来标识对象或持久化数据,但以下情况最好不使用UUID:
 

  • 映射类型的对象。比如只有代码及名称的代码表。
  • 人工维护的非系统生成对象。比如系统中的部分基础数据。

对于具有名称不可重复的自然特性的对象,最好使用Version 3/5的UUID。比如系统中的用户。如果用户的UUID是Version 1的,如果你不小心删除了再重建用户,你会发现人还是那个人,用户已经不是那个用户了。(虽然标记为删除状态也是一种解决方案,但会带来实现上的复杂性。)

UUID生成器

我没想着有人看完了这篇文章就去自己实现一个UUID生成器,所以前面的内容并不涉及算法的细节。下面是一些可用的Java UUID生成器:
 

  • Java UUID Generator (JUG):开源UUID生成器,LGPL协议,支持MAC地址。
  • UUID:特殊的License,有源码。
  • Java 5以上版本中自带的UUID生成器:好像只能生成Version 3/4的UUID。

此外,Hibernate中也有一个UUID生成器,但是,生成的不是任何一个(规范)版本的UUID,强烈不建议使用。

 

【References】

[1] 百度百科(http://baike.baidu.com/item/UUID)

[2] http://www.blogjava.net/feelyou/archive/2008/10/14/234320.html

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