Java中的UUID完全指南 | Baeldung中文网

1. 概述

本文将深入探讨 UUID（Universally Unique Identifier，通用唯一标识符），有时也称为 GUID（Globally Unique Identifier）。简单来说，它是一个由十六进制字符组成的128位长数字，并用“-”分隔：

e58ed763-928c-4155-bee9-fdbaaadc15f3

标准UUID包含32个十六进制数字和4个“-”符号，总长度为36字符。此外还有一种全零的 Nil UUID。

本文将聚焦Java中的UUID类。首先介绍基本用法，然后解析不同类型UUID及其在Java中的生成方式。

2. UUID类详解

UUID类只有一个构造函数，需要两个long参数分别表示最高64位和最低64位：

UUID uuid = new UUID(mostSignificant64Bits, leastSignificant64Bits);

直接使用构造函数的缺点是需要手动构建UUID的位模式——这在需要重建特定UUID时很有用。但多数情况下我们只是需要随机值，因此UUID类提供了三个静态方法：

✅ 生成版本3 UUID：使用.nameUUIDFromBytes()，需传入字节数组：
```
UUID uuid = UUID.nameUUIDFromBytes(bytes);
```
✅ 解析字符串：从已有UUID字符串创建对象：
```
UUID uuid = UUID.fromString(uuidHexDigitString);
```
✅ 生成版本4 UUID：最简单的方式，无需参数：
```
UUID uuid = UUID.randomUUID();
```

接下来我们深入UUID的结构。

3. UUID结构解析

观察以下UUID及其对应的位掩码：

123e4567-e89b-42d3-a456-556642440000
xxxxxxxx-xxxx-Bxxx-Axxx-xxxxxxxxxxxx

3.1 变体（Variant）

上例中 A 表示变体，定义UUID的布局结构。其他所有位都依赖此布局。变体字段由A的最高3位表示：

  MSB1    MSB2    MSB3
   0       X       X     保留 (0)
   1       0       X     当前变体 (2)
   1       1       0     Microsoft保留 (6)
   1       1       1     未来保留 (7)

示例UUID中A值为“a”（二进制10xx），因此变体为2。

3.2 版本（Version）

B 表示版本号。示例中B值为4，即版本4。

在Java中可通过以下方法获取变体和版本：

UUID uuid = UUID.randomUUID();
int variant = uuid.variant();
int version = uuid.version();

变体2的UUID有五个版本：

时间戳版本（UUIDv1）
DCE安全版本（UUIDv2）
名称哈希版本（UUIDv3和UUIDv5）
随机版本（UUIDv4）

⚠️ 注意：Java仅实现了v3和v4，其他版本需手动构造。

4. 各版本UUID详解

4.1 版本1

版本1使用当前时间戳和生成设备的MAC地址。时间戳以100纳秒为单位，从1582年10月15日开始计算。若需隐私保护，可用随机48位数替代MAC地址。

实现步骤：

生成最低64位：

private static long get64LeastSignificantBitsForVersion1() {
    Random random = new Random();
    long random63BitLong = random.nextLong() & 0x3FFFFFFFFFFFFFFFL;
    long variant3BitFlag = 0x8000000000000000L;
    return random63BitLong | variant3BitFlag;
}

生成最高64位：

private static long get64MostSignificantBitsForVersion1() {
    final long currentTimeMillis = System.currentTimeMillis();
    final long time_low = (currentTimeMillis & 0x0000_0000_FFFF_FFFFL) << 32; 
    final long time_mid = ((currentTimeMillis >> 32) & 0xFFFF) << 16;
    final long version = 1 << 12; 
    final long time_hi = ((currentTimeMillis >> 48) & 0x0FFF);
    return time_low | time_mid | version | time_hi;
}

组合生成UUID：

public static UUID generateType1UUID() {
    long most64SigBits = get64MostSignificantBitsForVersion1();
    long least64SigBits = get64LeastSignificantBitsForVersion1();
    return new UUID(most64SigBits, least64SigBits);
}

4.2 版本2

版本2同样使用时间戳和MAC地址，但RFC 4122未规定具体实现细节，本文不展开讨论。

4.3 版本3和5

版本3和5基于唯一命名空间的哈希值生成。命名空间不限于文本，DNS、OID、URL等都有效：

UUID = hash(NAMESPACE_IDENTIFIER + NAME)

核心区别在于哈希算法：

v3使用MD5（128位）
v5使用SHA-1（截断为128位）

生成v3 UUID示例：

byte[] nameSpaceBytes = bytesFromUUID(namespace);
byte[] nameBytes = name.getBytes("UTF-8");
byte[] result = joinBytes(nameSpaceBytes, nameBytes);

UUID uuid = UUID.nameUUIDFromBytes(result);

⚠️ 踩坑提醒：Java未实现v5版本，需手动实现类似逻辑。

4.4 版本4

最简单粗暴的方式——直接调用randomUUID()：

UUID uuid = UUID.randomUUID();

5. 总结

本文系统解析了UUID的结构与各版本特性：

掌握了Java中创建UUID的基础方法
深入理解了v1/v3/v4的实现细节
提供了手动生成特定版本UUID的代码示例

完整实现代码可在GitHub仓库获取。

Persistence

REST

Security