UUID完全指南【2026】- 深入理解UUID v1、v4及最佳实践

通用唯一标识符（UUID）是用于在计算机系统中唯一标识信息的128位数字。它们对于分布式系统、数据库设计和现代软件架构至关重要。本指南将全面介绍关于UUID的所有知识。

目录

• 核心要点
• 什么是UUID？
• UUID结构和格式
• UUID版本详解
  • UUID v1（基于时间）
  • UUID v4（随机）
  • 其他UUID版本
• 代码示例
  • JavaScript
  • Python
  • Java
• UUID最佳实践
• 常见使用场景
• 常见问题
• 总结

核心要点

• 通用性：UUID设计为在空间和时间上唯一，无需中央协调。
• 128位：UUID是128位数字，通常显示为带连字符的32个十六进制字符。
• 多个版本：UUID v4（随机）最常用；UUID v1（基于时间）适用于排序。
• 碰撞概率：生成重复UUID v4的概率极低（约2^122分之一）。
• 数据库主键：UUID非常适合分布式数据库主键。
• 隐私性：UUID v4不会泄露创建时间或位置信息。

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什么是UUID？

UUID（Universally Unique Identifier，通用唯一标识符），在微软系统中也称为GUID（Globally Unique Identifier，全局唯一标识符），是一个128位的标识符，在所有设备和所有时间上都是唯一的。UUID由RFC 4122标准化，在软件开发中被广泛使用。

UUID的关键特性：

1. 唯一性：每个UUID几乎可以保证是唯一的
2. 去中心化：生成UUID不需要中央权威机构
3. 可移植性：UUID可以在任何系统上生成，无需协调

UUID结构和格式

UUID通常表示为32个十六进制数字，分成五组，用连字符分隔：

xxxxxxxx-xxxx-Mxxx-Nxxx-xxxxxxxxxxxx

例如：

550e8400-e29b-41d4-a716-446655440000

结构分解如下：

部分	长度	描述
time_low	8字符	时间的低32位
time_mid	4字符	时间的中16位
time_hi_and_version	4字符	时间的高12位 + 4位版本号
clock_seq_hi_and_reserved	2字符	时钟序列高位 + 变体
clock_seq_low	2字符	时钟序列低位
node	12字符	48位节点标识符

M位置表示UUID版本（1-5），N位置表示变体（RFC 4122 UUID通常为8、9、a或b）。

UUID版本详解

UUID v1（基于时间）

UUID v1使用当前时间戳和计算机的MAC地址生成。

结构：

• 60位时间戳（自1582年10月15日以来的100纳秒间隔）
• 14位时钟序列（处理时钟调整）
• 48位节点ID（通常是MAC地址）

优点：

• 可按创建时间排序
• 在单台机器上保证唯一性
• 可以提取创建时间戳

缺点：

• 泄露MAC地址（隐私问题）
• 泄露创建时间
• 需要访问MAC地址

示例：

6ba7b810-9dad-11d1-80b4-00c04fd430c8
         ^
         版本1

UUID v4（随机）

UUID v4使用随机或伪随机数生成。这是最常用的版本。

结构：

• 122个随机位
• 4位用于版本（0100）
• 2位用于变体（10）

优点：

• 生成简单
• 无隐私问题
• 无硬件依赖
• 适用于任何环境

缺点：

• 不能按时间排序
• 碰撞概率略高（但仍可忽略不计）

示例：

f47ac10b-58cc-4372-a567-0e02b2c3d479
              ^
              版本4

其他UUID版本

版本	名称	描述
v2	DCE安全	很少使用，包含POSIX UID/GID
v3	基于名称（MD5）	使用MD5从命名空间+名称生成
v5	基于名称（SHA-1）	使用SHA-1从命名空间+名称生成
Nil	空UUID	全零：00000000-0000-0000-0000-000000000000

代码示例

JavaScript

// 使用 crypto.randomUUID()（现代浏览器和Node.js 14.17+）
const uuid = crypto.randomUUID();
console.log(uuid); // 例如："f47ac10b-58cc-4372-a567-0e02b2c3d479"

// 手动生成UUID v4（兼容方案）
function generateUUIDv4() {
  return 'xxxxxxxx-xxxx-4xxx-yxxx-xxxxxxxxxxxx'.replace(/[xy]/g, function(c) {
    const r = Math.random() * 16 | 0;
    const v = c === 'x' ? r : (r & 0x3 | 0x8);
    return v.toString(16);
  });
}

// 使用uuid库
// npm install uuid
import { v4 as uuidv4, v1 as uuidv1 } from 'uuid';

const randomUUID = uuidv4();  // 随机UUID
const timeUUID = uuidv1();    // 基于时间的UUID

Python

import uuid

# 生成UUID v4（随机）
random_uuid = uuid.uuid4()
print(random_uuid)  # 例如：f47ac10b-58cc-4372-a567-0e02b2c3d479

# 生成UUID v1（基于时间）
time_uuid = uuid.uuid1()
print(time_uuid)

# 生成UUID v5（基于名称，使用SHA-1）
namespace = uuid.NAMESPACE_DNS
name_uuid = uuid.uuid5(namespace, 'example.com')
print(name_uuid)

# 转换为不同格式
uuid_str = str(random_uuid)           # 字符串格式
uuid_hex = random_uuid.hex            # 无连字符
uuid_bytes = random_uuid.bytes        # 16字节
uuid_int = random_uuid.int            # 128位整数

Java

import java.util.UUID;

public class UUIDExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 生成UUID v4（随机）
        UUID randomUUID = UUID.randomUUID();
        System.out.println(randomUUID);
        
        // 从字符串解析UUID
        UUID parsedUUID = UUID.fromString("550e8400-e29b-41d4-a716-446655440000");
        
        // 获取UUID组件
        long mostSigBits = randomUUID.getMostSignificantBits();
        long leastSigBits = randomUUID.getLeastSignificantBits();
        int version = randomUUID.version();  // v4返回4
        int variant = randomUUID.variant();  // RFC 4122返回2
        
        // 转换为无连字符的字符串
        String uuidWithoutHyphens = randomUUID.toString().replace("-", "");
    }
}

UUID最佳实践

1. 选择正确的版本

使用场景	推荐版本
通用用途	UUID v4
需要时间排序	UUID v1 或 ULID
确定性生成	UUID v5
隐私敏感	UUID v4

2. 数据库考虑

-- PostgreSQL：使用原生UUID类型
CREATE TABLE users (
    id UUID PRIMARY KEY DEFAULT gen_random_uuid(),
    name VARCHAR(100)
);

-- MySQL：使用BINARY(16)以获得更好的性能
CREATE TABLE users (
    id BINARY(16) PRIMARY KEY,
    name VARCHAR(100)
);

3. 性能技巧

• 谨慎索引：UUID索引可能很大；考虑使用部分索引
• 使用二进制存储：存储为BINARY(16)而不是VARCHAR(36)
• 考虑替代方案：对于高性能需求，考虑ULID或Snowflake ID

4. 安全考虑

• 不要单独使用UUID作为安全令牌
• UUID v1会泄露时间戳和MAC地址
• 使用安全生成器时，UUID v4是加密随机的

常见使用场景

1. 数据库主键

   • 无需协调的分布式数据库
   • 合并来自多个来源的数据
   • 避免顺序ID猜测

2. 会话标识符

   • Web会话令牌
   • API请求关联ID

3. 文件和资源命名

   • 上传的文件名
   • 临时文件标识符

4. 分布式系统

   • 消息队列标识符
   • 微服务请求追踪
   • 事件溯源

5. API设计

   • REST API中的资源标识符
   • 幂等性键

常见问题

UUID碰撞的概率是多少？

对于UUID v4，碰撞概率约为2^122分之一（约5.3 x 10^36）。要有50%的碰撞概率，你需要生成约2.71万亿亿个UUID。在实际应用中，UUID碰撞几乎是不可能的。

应该使用UUID v1还是v4？

大多数应用推荐使用UUID v4，因为它简单且保护隐私。只有在需要基于时间排序或需要提取创建时间戳时才使用UUID v1。

UUID适合作为数据库主键吗？

是的，UUID非常适合分布式数据库。但需要考虑以下权衡：

• 优点：无需协调、全局唯一、适合分片
• 缺点：比整数大（16字节 vs 4-8字节）、随机UUID可能导致索引碎片

如何不写代码生成UUID？

你可以使用在线工具，如我们的免费UUID生成器，无需编写任何代码即可快速生成各种格式的UUID。

UUID和GUID有什么区别？

UUID和GUID本质上是同一个东西。GUID（Globally Unique Identifier，全局唯一标识符）是微软对UUID的称呼。两者都遵循相同的RFC 4122标准。

总结

UUID是现代软件开发中的基础工具，提供了一种无需中央协调即可生成唯一标识符的可靠方法。了解不同版本及其权衡有助于你为特定用例做出明智的决策。

快速总结：

• 大多数通用应用使用UUID v4
• 需要基于时间排序时使用UUID v1
• 需要确定性、可重复的标识符时使用UUID v5
• 数据库使用时考虑存储格式和索引策略

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