UUID无处不在，你就是唯一（2023.4.16）

引言

        全球数字化浪潮滚滚而来，各行各业无时无刻不在与数字打交道，万事万物或被牵扯和囊括其中。数字（Digit or number）作为一种简单快速的识别代码，深受开发者和广大用户的喜爱，在以下诸如此类的众多场景中被广泛使用：
（1）各个国家居民身份的唯一标识（ID Card）
（2）全世界生产的所有电脑，每台电脑都有着唯一的序列号（硬件MAC地址）
（3）各大手机厂商为用户分配的识别号，如（苹果手机AppID、华为手机HUAWEI_id）
（4）全球通信运营商为用户分配的移动号码（8614879421684）
（5）互联网为政府机构、大学校园教育、企业单位、个人用户都分配了唯一的IP地址，从广域网（WAN）到局域网（LAN），从IPv4到IPv6，公网环境下寄托在域名服务器DNS中的域名地址
（6）银行等业务部门为客户办理的业务单号、账单流水、卡号等
(7) 世界上所有英文期刊发表的论文的唯一标识，如（DOI）。

        假如存在这样一个问题→从全球数十亿人口中寻找满足特定条件的某一个人，那么我们该如何去做这件事情呢？

        思路一：世界本无序，但人们可以定义规则生成秩序，对几十亿人口按照阿拉伯数字编号并排序，寻找某个人就相当于获取该人物的编号，但是数字的存储位数显著增加会给计算机存储带来巨大挑战，因为人处于社会当中，伴随复杂多样的关系，导致属性关联、各异，海量信息无法仅仅依赖于数字；

        思路二：为所有人口分配互不重复且唯一的识别码，这个识别码可以是数字、字母、符号以及它们的组合体，但需要统一管理。

        思路三：结合思路一和思路二，考虑归纳分组、分门别类的思想，采取分而治之，从国家到地区、城市、县、乡、村，正如域名分配一样，从顶级、中级到低级一样，采用分层分级的思路实现，便于提高处理效率，缩短计算时间。

        前两种思路无形中都与数据库密切相关，数据库的规模可大可小，查询检索速度可快可慢，主要取决于查询条件和数据量的大小；第三种思路正如金字塔、树等结构，自上而下，分门别类，扩展延伸，分层分级，较为灵活，当然比较符合现代科学技术的发展、计算机的存储方式、数据库设计模式等理念。当然大家如果有好的想法，欢迎在评论区各抒己见，畅所欲言呀！✨✨✨

1、UUID简介

        UUID的全称为（Universally Unique Identifier）通用唯一标识符，它出现的目的是让分布式系统中出现的一切元素都具有唯一的辨识，而不需要根据中央控制端来指定辨识资格，即出生便具有独特性、唯一性和有效性。下图为Github上的uuid，已然收获了13k+的star数量，足见其深受广大开发者和工程师的喜爱。

2、UUID格式和编码

3、UUID各历史版本

        如果想要进一步了解UUID是如何生成的，可以参考UUID标准和维基百科上的UUID介绍。UUID具有多个版本且各个版本具有不同的算法和应用范围，分别为基于时间的UUID、DCE安全的UUID、基于名字的UUID（MD5）、随机UUID和基于名字的UUID（SHA1）。总的来说，各个版本的发展都是为了保证唯一性、尽可能避免冲突同时提高生成效率，基本是与时间、MAC地址、域名、URL相关或随机生成。

Version 1 UUIDs are generated from a time and a node id (usually the MAC address);

version 2 UUIDs are generated from an identifier (usually a group or user id), time, and a node id;

versions 3 and 5 produce deterministic UUIDs generated by hashing a namespace identifier and name;

and version 4 UUIDs are generated using a random or pseudo-random number.

4、UUID代码具体调用实现

        下面就到了激动人心的环节，读完卷书，不如行万里路，让我们来亲自动手实践一下，以C#、Java、Python、C++、C和JavaScript这六种语言代码体验一下通用唯一标识符的生成和调用方法吧。

4.1 C# 生成UUID

        具体需要参考Microsoft-C#官方API文档中的Guid，使用Guid来生成UUID也是一种不错的方法哦。

        TestUUID.cs文件代码内容如下：

using System;

namespace UUIDCSharp
{
    class TestUUID
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            for(int i=0;i<10;i++)
            {
                string uuid = Convert.ToString(Guid.NewGuid());
                Console.WriteLine("第"+i.ToString()+"个 UUID is: " + uuid);
            }
        }
    }
}

        运行结果截图如下：

4.2 Java 生成UUID

        具体参考Oracle-Java官方API文档中的UUID，介绍了四种版本的UUID；再者还可参考h2数据库网站上的UUID描述，利用其提供的样例源码来估计和理解两个UUID重复的概率。

        TestUUID.java文件内容代码如下：

package com;
import java.util.UUID;

public class TestUUID {
	
	public static String getTwoUUIDRepeatProbability(int i)
	{
		String res = null;
		double x = Math.pow(2, 122);
        double n = Math.pow(2, i);
        double p = 1 - Math.exp(-(n * n) / 2 / x);
        res = ("2^" + i + "=" + (1L << i) + " probability: 0" + String.valueOf(1 + p).substring(1));
		return res;
	}
	
	public static void main(String[] args)
	{
		/*
		 * 直接利用java.util.UUID类直接获取UUID字符串 
		*/
		for(int i=0;i<10;i++)
			System.out.println("第"+i+"个 UUID："+UUID.randomUUID().toString());
//		for(int i=35;i<62;i++)
//			System.out.println(getTwoUUIDRepeatProbability(i));
	}
}

        运行结果截图如下：

4.3 Python 生成UUID

        具体参考Python-uuid官网API文档，通过导入uuid模块就可以使用它的四个方法了。注意这四个方法依次是uuid1()，uuid3()，uuid4()，uuid5()，然而并没有uuid2()。在某个文件目录下用Notepad新建test-uuid.py文件，并输入如下代码后打开控制台执行命令：python test-uuid.py。

        test-uuid.py文件内容代码如下：

# -*- coding:utf-8 -*-
import uuid
print(uuid.uuid1())
print(uuid.uuid3(uuid.NAMESPACE_DNS, 'jing_zhong'))
print(uuid.uuid4())
print(uuid.uuid5(uuid.NAMESPACE_DNS, 'jing_zhong'))

        命令行和Python自带的IDLE运行结果如下所示：


        下面利用PyCharm新建项目和TestUUID.py文件，编译运行测试，TestUUID.py文件内容代码如下：

# -*- coding:utf-8 -*-
import uuid


def getUUID1():
    return str(uuid.uuid1())

def getUUID3(name):
    return str(uuid.uuid3(uuid.NAMESPACE_DNS, name))

def getUUID4():
    return str(uuid.uuid4())

def getUUID5(name):
    return str(uuid.uuid5(uuid.NAMESPACE_DNS, name))


if __name__ == '__main__':
    n = 10
    for i in range(0,n):
        print("第" + str(i+1) + "个uuid1：" + getUUID1())
        print("第" + str(i+1) + "个uuid3：" + getUUID3("jing_zhong"))
        print("第" + str(i+1) + "个uuid4：" + getUUID4())
        print("第" + str(i+1) + "个uuid5：" + getUUID5("jing_zhong"))

        运行结果截图如下：

4.4 C++ 生成UUID

        这里依赖C++的Boost库来生成UUID，到官网下载编译后的Boost库或根据官方文档自己编译源码均可，之后用VS 2015新建C++项目将头文件和库文件目录引入即可，然后新建TestUUID.cpp文件，输入如下代码后编译生成即可。

        TestUUID.cpp文件内容代码如下：

#include 
#include 
#include 
#include 

using namespace std;
using namespace boost;

string getUUID()
{
	boost::uuids::uuid a_uuid = boost::uuids::random_generator()();
	string uuid_string = boost::uuids::to_string(a_uuid);
	return uuid_string;
}

int main()
{
	std::cout << "-----------------------C++ 使用boost库生成UUID------------------------" << std::endl;
	for (int i = 0; i < 10; i++)
		std::cout << "第"<< (i+1) <<"个UUID：" << getUUID() << std::endl;
	
	return 0;
}

        运行结果截图如下：

4.5 C 生成UUID

        至于用C语言代码生成UUID，大家可能使用更多的是在linux系统上的libuuid库，当然也推荐大家学习Github-stduuid库，尝试在Windows系统下用VS编译即可使用。有兴趣的伙伴可以多阅读StackOverflow上的generating-a-random-uuid-in-c话题讨论，或许会有启发。

        TestUUID-linux-libuuid.c文件内容代码如下（linux下安装libuuid库后调用）：

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <uuid.h>

int main(void) {
    uuid_t binuuid;
    uuid_generate_random(binuuid);
    char *uuid = malloc(37);
	#ifdef capitaluuid
	    uuid_unparse_upper(binuuid, uuid);
	#elif lowercaseuuid
	    uuid_unparse_lower(binuuid, uuid);
	#else
	    uuid_unparse(binuuid, uuid);
	#endif
    puts(uuid); // Equivalent of printf("%s\n", uuid); - just my personal preference
    return 0;
}

//#include 
//#include 
//
 gcc uuid.c -luuid -o uuid
//
//int main()
//{
//	int i, n;
//	uuid_t uu[4];
//	char buf[1024];
//	struct timeval tv;
//	//1、
//	uuid_generate(uu[0]);
//	//2、
//	uuid_generate_random(uu[1]);
//	//3、
//	uuid_generate_time(uu[2]);
//	//4、
//	n = uuid_generate_time_safe(uu[3]);
//	printf("n = %d\n", n);
//	for (i = 0; i<4; ++i) {
//		uuid_unparse(uu[i], buf);
//		printf("uu[%d]\t\t%s\n", i, buf);
//	}
//
//	uuid_time(uu[2], &tv);
//	printf("tv s:%lx  u:%lx\n", tv.tv_sec, tv.tv_usec);
//
//
//	return 0;
//}

        此外，自己动手编写一个利用随机数生成UUID的函数代码，放到TestUUID.c中，利用VS 2015新建项目后编译运行。

        TestUUID.c文件内容代码如下：

#include 
#include 

char* gen_uuid() //3fb17ebc-bc38-4939-bc8b-74f2443281d4
{
	char v[] = { '0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9', 'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f' };
	static char buf[37] = { 0 };
	for (int i = 0; i < 37; ++i)
	{
		if (i == 8 || i == 13 || i == 18 || i == 23)
			buf[i] = '-'; //put dashes in place 8 dash 4 dash 4 dash 4 dash 12
		else if(i != 36)
			buf[i] = v[rand() % 16]; //gen random for all spaces because lazy
		else
			buf[36] = '\0'; //needs end byte
	}
	return buf;
}

void printChars(char *s)
{
	for (int i = 0; i <= 36; ++i)
	{
		if(i !=36)
			printf("%c", *(s++));
		else
			printf("\n");
	}
}

int main()
{
	puts("----------------C语言代码生成UUID-----------------");
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		char *s = gen_uuid();
		printf("第%d个UUID：", i + 1);
		printChars(s);
	}
	
	system("pause");
	return 0;
}

        运行结果截图如下：

4.6 JavaScript 生成UUID（较为实用）

        在前端JavaScript代码面前，生成UUID早已成为老生常谈的话题，有兴趣的朋友可以参考StackOverflow上的两个讨论话题：how-to-create-a-guid-uuid-in-javascript和collisions-when-generating-uuids-in-javascript，个人觉得该话题早已引起了广泛而又激烈的讨论，大家的思路和想法都十分活跃和积极，下面的代码是自己认为较为精华的部分：

4.6.1 控制台运行（浏览器）

{
	function createGuid1() {
	  return "xxxxxxxx-xxxx-4xxx-yxxx-xxxxxxxxxxxx".replace(/[xy]/g, function (c) {
		var r = (Math.random() * 16) | 0;
		var v = c === "x" ? r : (r & 0x3) | 0x8;
		return v.toString(16);
	  });
	}
	
	function createuuid2() {
		return 'xxxxxxxx-xxxx-4xxx-yxxx-xxxxxxxxxxxx'.replace(/[xy]/g, function(c) {
			var r = Math.random()*16|0, v = c == 'x' ? r : (r&0x3|0x8);
			return v.toString(16);
		});
	}
	
	console.log('-------------------使用第一种方法生成UUID---------------------');
	for(let i=0;i<10;i++)
		console.log('第'+(i+1)+'个UUID：',createGuid1())
	console.log('-------------------使用第二种方法生成UUID---------------------');
	for(let i=0;i<10;i++)
		console.log('第'+(i+1)+'个UUID：',createuuid2())
}

        浏览器中按F12进入开发者控制台Console窗口中，将以上代码粘贴其中后按回车键，即可看到运行结果：

4.6.2 控制台运行（Node TestUUID.js）

        除了在浏览器内运行js外，可能大多数开发者更喜欢在命令行终端窗口中测试运行。这里假设大家在电脑上已经安装好了Node.js环境，且已经配置好了npm包管理器，那么可以全局或者在某文件目录下局部安装uuid依赖库进行测试学习，下面我以本地E:\jing_zhong\TestNodeUUID文件目录下测试运行js代码进行说明。

        第一步，Win+R打开cmd命令行窗口，依次输入如下两行命令在查看安装的node版本号和npm版本号，确保前提环境安装成功。

node -v
npm -v

        第二步，用Notepad或其他IDE新建package.json文件和TestUUID.js文件，并将下述内容粘贴到其中；

        package.json文件(utf-8编码)内容如下：

{
  "name": "test-node-uuid",
  "version": "1.0.0",
  "description": "test javascript uuid",
  "main": "TestUUID.js",
  "scripts": {
    "testuuid": "node TestUUID"
  },
  "type": "cjs",
  "keywords": [
    "uuid",
    "js"
  ],
  "author": "jing_zhong",
  "license": "MIT",
  "dependencies": {
    "uuid": "^9.0.0"
  }
}

        TestUUID.js文件内容代码如下：

function createGuid1() {
  return "xxxxxxxx-xxxx-4xxx-yxxx-xxxxxxxxxxxx".replace(/[xy]/g, function (c) {
	var r = (Math.random() * 16) | 0;
	var v = c === "x" ? r : (r & 0x3) | 0x8;
	return v.toString(16);
  });
}

function createuuid2() {
	return 'xxxxxxxx-xxxx-4xxx-yxxx-xxxxxxxxxxxx'.replace(/[xy]/g, function(c) {
		var r = Math.random()*16|0, v = c == 'x' ? r : (r&0x3|0x8);
		return v.toString(16);
	});
}

console.log('-------------------使用第一种方法生成UUID---------------------');
for(let i=0;i<10;i++)
	console.log('第'+(i+1)+'个UUID：',createGuid1())
console.log('-------------------使用第二种方法生成UUID---------------------');
for(let i=0;i<10;i++)
	console.log('第'+(i+1)+'个UUID：',createuuid2())

console.log('-------------------使用第三种方法生成UUID（uuid库）---------------------');
function _interopRequireDefault(obj) { return obj && obj.__esModule ? obj : { default: obj }; }
var uuidv1 = (0, _interopRequireDefault(require("./node_modules/uuid/dist/v1.js")).default);
var uuidv3 = (0, _interopRequireDefault(require("./node_modules/uuid/dist/v3.js")).default);
var uuidv4 = (0, _interopRequireDefault(require("./node_modules/uuid/dist/v4.js")).default);
var uuidv5 = (0, _interopRequireDefault(require("./node_modules/uuid/dist/v5.js")).default);
for(let i=0;i<10;i++)
	console.log('第'+(i+1)+'个UUID：',uuidv1(),'  ', uuidv4())

//console.log(uuidv3('6ba7b810-9dad-11d1-80b4-00c04fd430c8','6ba7b810-9dad-11d1-80b4-00c04fd430c8'));
//console.log(uuidv4());
//console.log(uuidv5('6ba7b810-9dad-11d1-80b4-00c04fd430c8','6ba7b810-9dad-11d1-80b4-00c04fd430c8'));

        第三步，在命令行窗口中输入命令进入TestNodeUUID目录，安装uuid库后执行TestUUID.js代码，得到运行结果。

cd E:\jing_zhong\TestNodeUUID
E:
npm install
node TestUUID.js

5、总结

        世界上没有两片完全相同的叶子。作为身份的唯一标识码，UUID在许多行业和实际的应用场景中都有独特的唯一性要求，众多软件应用和硬件厂商早已考虑到这一点。人间各地烟火不同，繁花各异（樱花、梅花、海棠花、菊花、茉莉花、桃花），此时此刻，不由得回忆起《爱莲说》中的予独爱莲之出淤泥而不染，濯清涟而不妖，中通外直，不蔓不枝，香远益清，亭亭净植，可远观而不可亵玩焉！！！

        愿自己始终能够保持一颗纯净而沉着的心灵，不被外事外物束缚、干扰，脚踏实地，诚心诚意，实事求是，追求真理，不遗余力，在自己热爱的技术领域深耕探索，以绵薄之力分享些许技术心得，体会学海遨游的乐趣，感叹知识海洋的无线广阔，慢慢成长，积极学习。

人生充满未知和挑战，勇敢者从未停止脚步。寒门学子，漂泊在外，漆黑的夜晚时常独自思考自己的人生应该如何度过，回想自己还有哪些不足和遗憾 ？尽管久久无法找到答案，但灵机一动发现，除了从书中寻找答案，还可以用心感受社会的变迁、气候的变化、工作的不易和生活的艰辛，可怜天下父母心，母亲身上那种时不我待、只争朝夕的坚强品格，乐观向上的豁达心态令我敬佩不已；父亲身上那种刚强勇毅、不屈不挠、坚韧执著的恒心和毅力更能成为我前进道路上的明灯。愿自己活到老，学到老，还有三分没学到，回首往事之时尽是历历在目的美好回忆。

        ❤️❤️❤️亲爱的孟营，世界之大，有幸相识，时光匆匆，感恩曾经，纵有不舍，心有所往，愿你早遇佳人，幸福一生

        最后，谨以此文与诸君共勉之，孤独寂寞的日子里还是会偷偷地思念家人、默默期待着未来的那个她

人的一生应当这样度过，当他回首往事的时候，不因虚度年华而悔恨，更不因碌碌无为而羞愧。多少人曾爱慕你年轻时的容颜，可知谁愿承受岁月无情的变迁。