Python标准库uuid模块

时间:2022-06-02 Gnbp 人气:0

UUID （Universally Unique Identifier，通用唯一标识）是一个128位的用于计算机系统中以识别信息的数目，虽然生成UUID的概率不为零，但是无限接近零，因此可以忽略不记，如此一来，每个人都可以建立不与其他人冲突的UUID。

UUID格式组成

规范的文本中，UUID的十六个八位字节标识位32个十六进制（基数16）数字，显示在由字符分割的五个组中，8-4-4-4-12总格36个字符（32个字母数字字符和4个连字符），如：

123e4567-e89b-12d3-a456-426655440000
xxxxxxxx-xxxx-Mxxx-Nxxx-xxxxxxxxxxxx

其中M代表版本，由下面的知识可知，这个UUID 可能是通过Python的 uuid.uuid1(node, clock_seq)生成

Python 中的uuid 模块

在Python 2.5以后引入，接口包括：不可变对象UUID（UUID类）和函数uuid1()、uuid3()、uuid4()、uuid5(),后面四个函数用于生成“RFC 4122” 规范中指定的第1、3、4、5版UUID。具体算法如下：

UUID()

class uuid.UUID([hex[, bytes[, bytes_le[, fields[, int[, version]]]]]])
　　该类用于从参数给定的内容中实例化UUID对象（hex, bytes, bytes_le, fields, int 必须且只能指定一个）：
　　hex：指定32个字符以创建UUID对象，当指定一个32个字符构成的字符串来创建一个UUID对象时，花括号、连字符和URN前缀等都是可选的；
　　bytes：指定一个大端字节序的总长16字节的字节串来创建UUID对象；
　　bytes_le：指定一个小端字节序的总长16字节的字节串来创建UUID对象；
　　fields：指定6个整数域，共计128位来创建UUID（其中，32位作为time_low段，16位作为time_mid段，16位作为time_hi_version段，8位作为clock_seq_hi_variant段，8位作为clock_seq_low段，48位作为node段）；
　　int：直接指定一个长度为128个二进制位的整数用于创建UUID对象；
　　version：（可选）指定UUID的版本，从1到5，一旦指定了该参数，生成的UUID将具有自己的变体（variant）和版本数，具体请参考RFC 4122

下面的各种方法创建相同的UUID对象

u = UUID('{12345678-1234-5678-1234-567812345678}')
u = UUID(hex = '12345678123456781234567812345678')
u = UUID('urn:uuid:12345678-1234-5678-1234-567812345678')
u = UUID(bytes='\x12\x34\x56\x78'*4)
u = UUID(bytes_le='\x78\x56\x34\x12\x34\x12\x78\x56' +
  '\x12\x34\x56\x78\x12\x34\x56\x78')
u = UUID(fields=(0x12345678, 0x1234, 0x5678, 0x12, 0x34, 0x567812345678))
u = UUID(int=0x12345678123456781234567812345678)

uuid1()

从主机ID、序列号和当前时间生成UUID。如果未给定“node”，则使用getnode() 获取硬件地址。如果给出“时钟序列”，则将其用作序列号；否则，将选择随机的14位序列号。
# 源码参考

def uuid(node=None, clock_seq=None):
　　...
　　return UUID(fields=(time_low, time_mid, time_hi_version, clock_seq_hi_variant, clock_seq_low, node), version=1)

fields 各个参数含义如下图：

uuid3()

基于命名空间标识符（实质上是一个UUID）和一个名称（实质上是一个字符串）的MD5哈希值生成的UUID

# 源码参考

 def uuid3(namespace, name):
     """Generate a UUID from the MD5 hash of a namespace UUID and a name."""
     from hashlib import md5
     hash = md5(namespace.bytes + bytes(name, "utf-8")).digest()
     return UUID(bytes=hash[:16], version=3)

uuid4()

基于随机数生成的UUID

# 源码参考

 import os
 def uuid4():
     """Generate a random UUID."""
     return UUID(bytes=os.urandom(16), version=4)

uuid5()

基于命名空间标识符（实质上是一个UUID）和一个名称（实质上是一个字符串）的SHA-1哈希值生成的UUID

# 源码参考

 def uuid5(namespace, name):
     """Generate a UUID from the SHA-1 hash of a namespace UUID and a name."""
     from hashlib import sha1
     hash = sha1(namespace.bytes + bytes(name, "utf-8")).digest()
     return UUID(bytes=hash[:16], version=5)

由源码可知，uuid1() 使用的是 UUID（fields=(...)）

　　　　　　uuid3()、uuid4()、uuid5() 均使用的是 UUID（bytes=...）

“RFC 4122” 推荐使用版本5（SHA1）而不是版本3（MD5）

uuid1() 中的getnode()

获取硬件的地址并以48位二进制长度的整数形式返回，这里所说的硬件地址是指网络接口的MAC 地址，如果一个机器有多个网络接口，可能返回其中的任一个。如果获取失败，将按照“RFC 4122” 的规定随机返回48位数字，并将第8位设置为1（其组播位（第一个八位位组的最低有效位）设置为1）

关于uuid3()和uuid5()中提到的命名空间标识符，uuid模块定义了如下的备选项：

uuid.NAMESPACE_DNS

当指定该命名空间时，参数name 是一个完全限定的（fully-qualified）域名

uuid.NAMESPACE_URL

当指定该命名空间时，参数name 是一个URL

uuid.NAMESPACE_OID

当指定该命名空间时，参数name 是一个ISO OID

uuid.NAMESPACE_X500

当指定该命名空间时，参数name 是一个DER 中的X.500 DN或文本输出格式

这些标识符在源码中统一指向 UUID('6ba7b810-9dad-11d1-80b4-00c04fd430c8')，因此命名空间仅仅作为标识用，定义了name 参数的格式

UUID实际应用

uuid1 适应用分布式计算环境，具有高度的唯一性；

uuid3 和uuid5 适合于一定范围的名字唯一，且需要或可能重复生成UUID 的环境下；

uuid4 最简单，但完全随机，不可控，建议可以在DRF 生成和验证JWT 时做用户的SECRET_KEY 用，用来保证用户每次登录，异设备同时登录，修改密码等操作，JWT 失效问题

UUID 的劣势

1.varchar(36)字符串占用空间比较大，但携带的信息很少，且不直观

2.以此建立索引的时候，非常耗性能且慢

3.UUID 是无序的，但是业务系统很多时候希望生成的是有序的，或者粗略有序

参考资料：

uuid — UUID objects according to RFC 4122 https://docs.python.org/3/library/uuid.html
Python--uuid http://www.cnblogs.com/Security-Darren/p/4252868.html
Python 使用UUID 库生成唯一ID https://www.cnblogs.com/kaituorensheng/p/5530902.html
Universally unique identifier https://en.wikipedia.org/wiki/Universally_unique_identifier
使用UUID的劣势 https://blog.csdn.net/woshiyexinjie/article/details/83351677

总结

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