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UUID生成规则详解

UUID(通用唯一识别码)是一种被广泛使用的标识符,用来识别信息系统中的实体。UUID是由一组32位的数字和字母组成,共36个字符,有着极其低的重复概率,被广泛应用于数据库主键、文件名、消息队列、分布式系统等方面。接下来,我们将从多个方面对UUID的生成规则进行详细的阐述:

一、基本结构

UUID的基本结构是32个十六进制字符,通过四个“-”符号进行分割,分成五段。

xxxxxxxx-xxxx-Mxxx-Nxxx-xxxxxxxxxxxx

其中每个“x”代表一个十六进制字符,M、N分别代表两个十六进制字符。M中的高四位固定为“4”,表示版本号。N中的高四位则有所不同,代表不同的变体。目前常用的是5种变体,分别是

  • 1:基于时间的UUID
  • 2:基于DCE安全的UUID
  • 3:基于名称的UUID(MD5)
  • 4:随机生成的UUID
  • 5:基于名称的UUID(SHA-1)

二、基于时间的UUID的生成规则

基于时间的UUID将时间作为其生成的依据,因此保证了UUID的唯一性。其中的时间是指从格林威治时间(GMT)1970年1月1日00:00:00至今的毫秒数。这种UUID的生成规则如下:

  • 1. 随机生成一个48位的数,将其作为时间的低48位。
  • 2. 将当前时间转换成GMT时间,并减去1970年1月1日00:00:00的毫秒数,将得到一个64位的数,该数的高16位和低32位分别组成时间的高16位和中间32位。
  • 3. 将版本号设为“0100”(表示版本4),并将变体设置为“10”(表示基于时间的UUID)。

三、基于DCE安全的UUID的生成规则

DCE(分布式计算环境)是一个基于RPC(远程过程调用)的分布式计算框架,DCE安全的UUID是在DCE环境下生成的UUID。DCE安全的UUID生成规则如下:

  • 1. 获取网卡MAC地址。
  • 2. 获取当前时间,转换成100纳秒为单位的数值。
  • 3. 取得时间的高32位和低32位,从低到高每个16位分别设置版本号、时间戳、MAC地址的标志位。
  • 4. 将变体设置为“10”(表示基于DCE安全的UUID)。

四、基于名称的UUID(MD5)的生成规则

基于名称的UUID是根据一个命名空间和名称生成的,其中命名空间可以是URI、URL、OID等等,名称可以是一个字符串、一个URL等等。MD5是一种哈希函数,其生成结果是一个128位的二进制数,通过十六进制表示则为32个字符。基于名称的UUID(MD5)生成规则如下:

  • 1. 根据命名空间和名称生成32位的字符串。
  • 2. 对该字符串进行MD5哈希,得到一个128位的二进制数。
  • 3. 将该数转换为32个字符的十六进制字符串,将其中的某些字符替换为“-”符号以符合UUID的格式。
  • 4. 将版本号设为“0101”(表示版本5),并将变体设置为“10”(表示基于名称的UUID)。

五、随机生成的UUID的生成规则

随机生成的UUID的生成规则如下:

  • 1. 随机生成一个128位的二进制数。
  • 2. 将该数转换为32个字符的十六进制字符串,将其中的某些字符替换为“-”符号以符合UUID的格式。
  • 3. 将版本号设为“0100”(表示版本4),并将变体设置为“11”(表示随机生成的UUID)。

完整的Java代码示例

import java.util.UUID;

public class TestUUID {

    public static void main(String[] args) {

        // 基于时间的UUID
        UUID uuid1 = UUID.randomUUID();
        System.out.println(uuid1);

        // 基于DCE安全的UUID
        UUID uuid2 = UUID.nameUUIDFromBytes("test".getBytes());
        System.out.println(uuid2);

        // 基于名称的UUID(MD5)
        UUID uuid3 = UUID.nameUUIDFromBytes("test".getBytes());
        System.out.println(uuid3);

        // 随机生成的UUID
        UUID uuid4 = UUID.randomUUID();
        System.out.println(uuid4);

    }

}

结语

以上就是UUID生成规则的详细阐述,从基本结构到各种变体的生成规则,希望对大家有所帮助。在实际应用中,我们可以根据不同的需求选择不同的变体来生成UUID。