【Mybatis工具（四）】UUID实现原理及其Java实现

UUID(Universally Unique Identifier)，翻译为中文是通用唯一识别码，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。UUID 是由一组32位数的16进制数字所构成，是故 UUID 理论上的总数为16³²=2¹²⁸，约等于3.4 x 10¹²³。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

UUID 的128bit数字被表示为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，总共有 36个字符（即三十二个英数字母和四个连字号）。例如：
123e4567-e89b-12d3-a456-426655440000

xxxxxxxx-xxxx-Mxxx-Nxxx-xxxxxxxxxxxx
到目前为止业界一共有5种方式生成UUID，这5种方式使用不同算法，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。其中，数字M的4bit数字表示 UUID 版本，可选值为1, 2, 3, 4, 5对应当前规范的5个版本。

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。目前已知的变体有如下几种：（其中字母“x”表示一个“不关心”值）
variant 0:0xxx。为了向后兼容预留。
variant 1:10xx。当前正在使用的。
variant 2:110x。为早期微软GUID预留。
variant 3:111x。为将来扩展预留。目前暂未使用。

其中，数字N的的4bit数字表示 UUID 变体( variant )，根据规定目前使用的variant有固定的两位10xx，因此只可能取值8, 9, a, b。

有关UUID格式，详情见IETF发布的UUID规范 A Universally Unique IDentifier (UUID) URN Namespace。

版本介绍

• 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。

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

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。

• version 3, MD5 hash & namespace
• version 5, SHA-1 hash & namespace

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。

 /**
     * 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);
    }

• version 4, pseudo-random number

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。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。

/**
     * Static factory to retrieve a type 4 (pseudo randomly generated) UUID.
     *
     * The {@code UUID} is generated using a cryptographically strong pseudo
     * random number generator.
     *
     * @return  A randomly generated {@code UUID}
     */
    public static UUID randomUUID() {
        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);
    }

如何使用UUID

Java的JDK1.8是支持UUID生成的，使用下面的语法，即可生成一个版本4的UUID。

System.out.println(UUID.randomUUID().toString());

参考文献

为什么不能用uuid做MySQL的主键