唯一ID生成算法剖析

引
在业务开发中，大量场景需要唯一ID来进行标识：用户需要唯一身份标识；商品需要唯一标识；消息需要唯一标识；事件需要唯一标识…等等，都需要全局唯一ID，尤其是分布式场景下。

唯一ID有哪些特性或者说要求呢？按照我的分析有以下特性：

• 唯一性：生成的ID全局唯一，在特定范围内冲突概率极小
• 有序性：生成的ID按某种规则有序，便于数据库插入及排序
• 可用性：可保证高并发下的可用性
• 自主性：分布式环境下不依赖中心认证即可自行生成ID
• 安全性：不暴露系统和业务的信息

一般来说，常用的唯一ID生成方法有这些：
UUID：

• 基于时间戳&时钟序列生成
• 基于名字空间/名字的散列值 (MD5/SHA1) 生成
• 基于随机数生成

数据库自增ID：

• 多台机器不同初始值、同步长自增
• 批量缓存自增ID

雪花算法

• 时钟回拨解决方案
• 本文便分别对这些算法进行讲解及分析。

UUID
UUID全称为：Universally Unique IDentifier（通用唯一识别码），有的地方也称作GUID（Globally Unique IDentifier），实际上GUID指微软对于UUID标准的实现的实现。

UUID算法的目的是为了生成某种形式的全局唯一ID来标识系统中的任一元素，尤其在分布式环境下，该ID需要不依赖中心认证即可自动生成全局唯一ID。
其优势有：

• 无需网络，单机自行生成

• 速度快，QPS高（支持100ns级并发）

• 各语言均有相应实现库供直接使用

而缺点为：

• String存储，占空间，DB查询及索引效率低
• 无序，可读性差
• 根据实现方式不同可能泄露信息

1.UUID的格式

UUID的标准形式为32个十六进制数组成的字符串，且分隔为五个部分，如：
467e8542-2275-4163-95d6-7adc205580a9
各部分的数字个数为：8-4-4-4-12

2.UUID版本

根据需要不同，标准提供了不同的UUID版本以供使用，分别对应于不同的UUID生成规则：

• 版本1 - 基于时间的UUID：主要依赖当前的时间戳及机器mac地址，因此可以保证全球唯一性
• 版本2 - 分布式安全的UUID：将版本1的时间戳前四位换为POSIX的UID或GID，很少使用
• 版本3 - 基于名字空间的UUID（MD5版）：基于指定的名字空间/名字生成MD5散列值得到，标准不推荐
• 版本4 - 基于随机数的UUID：基于随机数或伪随机数生成
• 版本5 - 基于名字空间的UUID（SHA1版）：将版本3的散列算法改为SHA1