springboot3 uuid 唯一标识入门与实战
Uuid 项目
https://gitee.com/supervol/loong-springboot-study
（记得给个start，感谢）
Uuid 概述
在 Spring Boot 3 环境中，UUID（Universally Unique Identifier）是一种广泛使用的唯一标识符，用于分布式系统中标识资源。UUID 通过不同算法生成，形成了多个版本（V1 到 V7），各版本适用于不同场景。
UUID 是 128 位的二进制值，通常以 36 个字符的字符串表示（如f81d4fae-7dec-11d0-a765-00a0c91e6bf6），由 5 个部分组成，通过连字符分隔。其核心优势是全局唯一性，无需中央协调即可生成，适合分布式系统。uuid-creator是一个 Java 库，完全兼容 RFC 9562（替代 RFC 4122），实现了 V1 到 V7 的所有版本，解决了 JDK 自带UUID类的诸多问题（如无法生成 V1、V5，排序异常等）。
Uuid 详解
1. UUID V1
- 特点：基于当前时间戳（格林威治时间 1582 年 10 月 15 日起的 100 纳秒间隔）和节点标识符（通常是 MAC 地址）生成。
- 优势：可通过时间戳追溯生成时间，唯一性依赖时间和节点。
- 劣势：可能泄露 MAC 地址（存在隐私风险）；时间戳在高位，字符串排序与生成时间不一致。
- 适用场景：需要按生成时间追溯的场景（如日志、事件序列）。
import com.github.f4b6a3.uuid.UuidCreator;
import java.util.UUID;// 生成V1 UUID（默认使用随机节点标识符）
UUID uuidV1 = UuidCreator.getTimeBased();// 生成V1 UUID（使用MAC地址作为节点标识符）
UUID uuidV1WithMac = UuidCreator.getTimeBasedWithMac();
2. UUID V2
- 特点：基于 V1 扩展，嵌入了本地域（如 POSIX UID/GID）和标识符，时间戳部分被截断以容纳域信息。
- 优势：结合了时间和本地系统标识（如用户 ID），适合安全场景。
- 劣势：使用场景有限，依赖本地系统域定义。
- 适用场景：分布式安全系统（如权限控制、用户关联）。
import com.github.f4b6a3.uuid.UuidCreator;
import com.github.f4b6a3.uuid.enums.UuidLocalDomain;// 生成V2 UUID（用户域，标识符1234）
UUID uuidV2 = UuidCreator.getDceSecurity(UuidLocalDomain.LOCAL_DOMAIN_PERSON, 1234);
3. UUID V3
- 特点：基于 “命名空间 + 名称” 的 MD5 哈希生成，相同命名空间和名称始终生成相同 UUID。
- 优势：确定性（相同输入生成相同结果），适合将名称映射为唯一标识。
- 劣势：MD5 哈希安全性较低（存在碰撞风险）。
- 适用场景：需要通过名称生成固定 UUID 的场景（如 URL、域名映射）。
import com.github.f4b6a3.uuid.UuidCreator;
import com.github.f4b6a3.uuid.enums.UuidNamespace;// 生成V3 UUID（URL命名空间，名称为GitHub地址）
UUID uuidV3 = UuidCreator.getNameBasedMd5(UuidNamespace.NAMESPACE_URL, "https://github.com/");
4. UUID V4
- 特点：基于随机数生成（122 位随机位 + 6 位版本 / 变体位），无时间或名称依赖。
- 优势：生成简单，无隐私泄露风险，性能较高。
- 劣势：不可追溯生成时间，大量生成时存在极低碰撞概率（理论上可忽略）。
- 适用场景：大多数通用场景（如主键、会话 ID、随机令牌）。
import com.github.f4b6a3.uuid.UuidCreator;// 生成标准V4 UUID（加密安全随机数）
UUID uuidV4 = UuidCreator.getRandomBased();// 生成快速V4 UUID（非加密安全，使用ThreadLocalRandom，适合非安全场景）
UUID uuidV4Fast = UuidCreator.getRandomBasedFast();
5. UUID V5
- 特点：基于 “命名空间 + 名称” 的 SHA-1 哈希生成，与 V3 类似但哈希算法更安全。
- 优势：确定性，SHA-1 安全性高于 MD5（碰撞风险极低）。
- 劣势：哈希计算比 V3 稍重。
- 适用场景：需通过名称生成固定 UUID 且对安全性要求较高的场景（如分布式系统中的资源映射）。
import com.github.f4b6a3.uuid.UuidCreator;
import com.github.f4b6a3.uuid.enums.UuidNamespace;// 生成V5 UUID（URL命名空间，名称为Loong地址）
UUID uuidV5 = UuidCreator.getNameBasedSha1(UuidNamespace.NAMESPACE_URL, "https://loong.com/");
6. UUID V6
- 特点：对 V1 的时间戳重新排序（高位放时间戳），解决 V1 字符串排序与生成时间不一致的问题，兼容 V1 的时间戳格式（格林威治时间）。
- 优势：时间戳在高位，字符串排序与生成时间一致，适合数据库索引（提升查询性能）。
- 劣势：仍依赖节点标识符（可能泄露 MAC）。
- 适用场景：需要按生成时间排序的场景（如数据库主键、时序数据）。
import com.github.f4b6a3.uuid.UuidCreator;// 生成V6 UUID
UUID uuidV6 = UuidCreator.getTimeOrdered();
7. UUID V7
- 特点：基于 Unix 时间戳（毫秒级，从 1970 年 1 月 1 日起）+ 随机数生成，时间戳在高位，天然支持排序。
- 优势：
- 时间戳基于 Unix epoch（更符合现代系统）；
- 字符串排序与生成时间一致，适合数据库索引；
- 无节点标识符依赖，隐私性更好；
- 适合高并发分布式系统（通过时间戳 + 随机数避免碰撞）。
- 适用场景：分布式数据库主键、高并发系统的唯一标识（如微服务接口 ID）。
import com.github.f4b6a3.uuid.UuidCreator;// 生成V7 UUID
UUID uuidV7 = UuidCreator.getTimeOrderedEpoch();
Uuid 示例
请参考项目地址中 springboot-db/springboot-id 模块代码。
Uuid 实现
1. 引入依赖
uuid-creator最新版本为 6.1.1，在pom.xml中添加依赖：
<dependency><groupId>com.github.f4b6a3</groupId><artifactId>uuid-creator</artifactId><version>6.1.1</version>
</dependency>
2. 项目中使用
在 Service 或 Component 中直接调用UuidCreator的静态方法生成 UUID，例如在实体类中作为主键：
import com.github.f4b6a3.uuid.UuidCreator;
import lombok.Data;@Data
public class User {private String id;public User() {// 使用V7作为主键（适合分布式系统）this.id = UuidCreator.getTimeOrderedEpoch().toString();}}
3. 工具类扩展
可封装工具类简化调用：
import com.github.f4b6a3.uuid.UuidCreator;@Component
public class UuidGenerator {// 生成V7 UUID（默认推荐）public String generateV7() {return UuidCreator.getTimeOrderedEpoch().toString();}// 生成V4 UUID（快速非安全版）public String generateV4Fast() {return UuidCreator.getRandomBasedFast().toString();}// 其他版本生成方法...
}
Uuid 高级
- 替代 JDK 的
UUID类：提供GUID作为独立实现，生成方法更简洁（如GUID.v7()），可转换为 JDK 的UUID（GUID.v7().toUUID()）。 - 工具类支持：
UuidUtil：提取 UUID 的时间戳、节点标识符等信息（如UuidUtil.getInstant(uuid)获取生成时间）。UuidValidator：验证 UUID 字符串合法性（UuidValidator.isValid(uuidStr)）。UuidComparator：解决 JDKUUID.compareTo()的排序问题，支持按生成时间排序。
Uuid 对比
1. 同类对比
Java 自带的 java.util.UUID 是 JDK 内置的 UUID 生成工具，而 uuid-creator 是第三方库（基于 RFC 9562 标准），两者在功能、兼容性、适用场景上有显著差异，具体对比如下：
| 对比维度 | Java 自带 java.util.UUID | uuid-creator（v6.1.1） |
|---|---|---|
| 支持的版本 | 仅支持 V3（名称基 MD5）、V4（随机基）；名义上支持 V1（时间基），但实现存在缺陷（如节点标识符随机化，时间戳排序异常）；不支持 V2、V5、V6、V7。 | 完全支持 V1 到 V7 所有版本，且严格遵循 RFC 9562 标准（替代旧版 RFC 4122）。 |
| 生成逻辑与缺陷 | - V1：时间戳高位存储导致字符串排序与生成时间不一致；节点标识符默认随机化（失去时间追溯的准确性）。- 无 V5 实现（SHA-1 哈希），无法满足高安全性的名称映射需求。- 无有序 UUID（V6、V7），不适合数据库索引场景。 | - V1：修复节点标识符逻辑（可指定 MAC 地址或随机节点）。- 新增 V5（SHA-1 哈希），弥补 V3 安全性不足。- 实现 V6（V1 时间戳重排序）和 V7（Unix 时间戳 + 随机数），解决有序性问题。 |
| 功能工具链 | 仅提供基础生成（randomUUID()、nameUUIDFromBytes()）和解析（fromString()），无额外工具。 | 提供丰富工具类：- UuidUtil：提取 UUID 时间戳（getInstant(uuid)）、节点信息等；- UuidValidator：验证 UUID 合法性；- UuidComparator：按生成时间排序（解决 JDK 排序异常）。 |
| 性能与安全性 | - V4 生成依赖 SecureRandom，性能较低（适合安全场景，但非安全场景冗余）。- 无 “快速随机” 选项。 | - V4 提供两种模式：getRandomBased()（加密安全，SecureRandom）和 getRandomBasedFast()（非加密安全，ThreadLocalRandom，性能提升 10x+）。- 所有版本生成逻辑经过优化，减少不必要的计算开销。 |
| 分布式与兼容性 | 无针对分布式场景的优化（如高并发下的碰撞规避）。 | 针对分布式场景设计：- V7 通过 “毫秒时间戳 + 随机数” 避免高并发碰撞；- 所有版本生成逻辑无中央协调依赖，适合分布式系统。 |
| 适用场景 | 简单场景（如临时唯一标识），不适合有序性、高安全性、分布式需求。 | 全场景覆盖：从简单随机 ID（V4）到有序分布式主键（V7），从安全权限标识（V2）到名称映射（V3/V5）。 |
总结：Java 自带 UUID 仅能满足最基础的需求，而 uuid-creator 弥补了其版本支持不足、功能简陋、性能优化缺失等问题，是分布式系统中 UUID 生成的更优选择。
2. 有序对比
有序 ID 是指生成顺序与字符串 / 数值排序一致的标识符，适合数据库索引（提升查询性能）、时序数据排序等场景。常见的有序 ID 包括雪花算法（Snowflake）、MongoDB ObjectId、UUID V6、递增整数等。uuid-creator 的 V7 UUID 与这些方案的对比如下：
| 对比维度 | UUID V7（uuid-creator） | 雪花算法（Snowflake） | MongoDB ObjectId | UUID V6 | 递增整数（如自增 ID） |
|---|---|---|---|---|---|
| 结构与长度 | 128 位（36 字符字符串）：48 位 Unix 毫秒时间戳 + 12 位随机序列号 + 62 位随机数（含版本位）。 | 64 位（数值）：41 位毫秒时间戳 + 10 位机器 ID + 12 位序列号。 | 96 位（24 字符十六进制）：32 位秒级时间戳 + 24 位机器 ID + 16 位进程 ID + 24 位计数器。 | 128 位（36 字符）：V1 时间戳重排序（高位放时间戳）。 | 32/64 位（数值）：单调递增。 |
| 有序性 | 严格按生成时间排序（时间戳在高位，字符串排序 = 生成顺序）。 | 按时间戳 + 序列号排序，有序性强。 | 按秒级时间戳排序（精度低于毫秒），同一秒内依赖计数器有序。 | 按 V1 时间戳排序（精度 100 纳秒，但基于格林威治时间 1582 年，与现代系统时间不兼容）。 | 绝对有序（依赖数据库自增）。 |
| 分布式支持 | 无需中央协调：时间戳 + 随机数避免碰撞，支持跨服务 / 跨机房生成。 | 依赖机器 ID 分配（需提前协调，否则可能冲突）；存在时钟回拨风险（需额外处理）。 | 依赖机器 ID + 进程 ID（需确保唯一，否则冲突）；计数器在单进程内有效，跨进程可能重复。 | 依赖节点标识符（MAC 地址或随机，随机节点可能冲突）。 | 需中央协调（如数据库自增锁），分布式场景易冲突。 |
| 隐私与安全性 | 无机器 / 进程信息，隐私性好；随机部分降低可预测性。 | 暴露机器 ID，存在隐私泄露风险；结构固定，易被预测。 | 暴露机器 ID 和进程 ID，隐私性差。 | 可能暴露 MAC 地址（隐私风险）。 | 完全可预测（安全性差）。 |
| 兼容性 | 完全兼容 UUID 标准（RFC 9562），支持所有系统 / 数据库（如 MySQL、PostgreSQL 原生支持 UUID 类型）。 | 非标准格式，需自定义存储（如 BIGINT），跨系统兼容性差。 | MongoDB 专用格式，其他系统需额外解析。 | 兼容 UUID 标准，但时间戳基于旧 epoch（1582 年），现代系统需转换。 | 兼容性好，但分布式场景需额外处理冲突。 |
| 适用场景 | 分布式数据库主键、高并发系统唯一标识（如微服务接口 ID）、需排序且隐私性要求高的场景。 | 单一集群内的有序 ID（如电商订单号），不适合跨集群 / 跨组织场景。 | MongoDB 生态内的文档标识，不适合其他数据库。 | 需要兼容 V1 且有序的场景（较少见）。 | 单体应用、非分布式场景（如后台管理系统）。 |
V7 UUID 的核心优势：
- 平衡有序性与分布式：基于 Unix 毫秒时间戳保证有序，随机部分避免分布式冲突，无需中央协调。
- 标准化与兼容性：遵循 UUID 标准，适配所有支持 UUID 的系统，无需自定义存储格式。
- 隐私与安全性：无机器信息泄露，随机部分降低可预测性，适合敏感场景（如用户 ID）。
- 时间精度与现代性：基于 Unix epoch（1970 年），与现代系统时间一致，无需转换。
总结：在分布式、高并发、需有序性的场景中，V7 UUID 是比雪花算法、ObjectId 等更优的选择，尤其适合跨系统、跨组织的唯一标识需求。
Uuid 总结
| 版本 | 核心算法 | 优势 | 适用场景 | uuid-creator方法 |
|---|---|---|---|---|
| V1 | 时间戳 + MAC 地址 | 可追溯时间 | 日志、事件序列 | getTimeBased() |
| V2 | 时间戳 + 本地域 + 标识符 | 结合本地安全标识 | 权限控制 | getDceSecurity() |
| V3 | 名称 + 命名空间 + MD5 | 确定性映射 | URL / 域名映射 | getNameBasedMd5() |
| V4 | 随机数 | 简单、无隐私泄露 | 通用场景（主键、会话 ID） | getRandomBased()/getRandomBasedFast() |
| V5 | 名称 + 命名空间 + SHA-1 | 确定性 + 高安全性 | 高安全的名称映射 | getNameBasedSha1() |
| V6 | 重排序时间戳（V1 改进） | 时间有序，适合索引 | 时序数据、数据库主键 | getTimeOrdered() |
| V7 | Unix 时间戳 + 随机数 | 现代时间戳、排序友好、分布式友好 | 分布式数据库、高并发系统 | getTimeBasedEpoch() |
在 Spring Boot 3 中，推荐优先使用 V4（简单场景）或 V7（分布式 / 排序场景），通过uuid-creator可便捷集成所有版本，解决 JDK 原生 UUID 的缺陷。