Python UUID简介及应用|极客教程

Python UUID简介及应用

1. 什么是UUID?

UUID（Universally Unique Identifier），通用唯一标识符，用于给一份数据在全球范围内都能保持唯一。它的长度为32个字符（128位），一般表示为8-4-4-4-12的形式，例如：550e8400-e29b-41d4-a716-446655440000。

UUID由以下几部分组成：

时间戳：UUID的前8个字符代表时间戳，以16进制的形式表示。时间戳记录了UUID的生成时间，因此可以根据时间戳对UUID进行排序。
时钟序列：UUID的第9-12个字符是时钟序列，表示在同一毫秒内生成多个UUID时的顺序。
唯一标识：UUID的后16个字符是唯一标识，是根据计算机的MAC地址和当前时间戳生成的一个标识。

UUID的生成算法非常简单，基本上就是根据一些特定的信息通过哈希函数得到一个固定长度的值。

2. UUID的应用场景

2.1 数据库主键

在数据库中，主键用于唯一标识每一条记录。传统上，主键是自增的整数，但是在分布式系统中很难保证每个节点都使用不同的整数。

UUID可以作为唯一的主键，不需要在节点之间同步和协调，能够很好地支持分布式系统。同时，UUID的长度相对较长，可以避免在大型数据库中产生冲突。

2.2 分布式系统中的消息唯一标识

在分布式系统中，消息通常需要全局唯一标识。如果每个节点都依赖于自增ID，那么节点之间很难保证唯一性。使用UUID作为消息的唯一标识，可以很好地解决这个问题。

2.3 文件名与文件夹名

在文件系统中，如果多个节点都需要生成文件，为了避免冲突，可以使用UUID作为文件名或文件夹名。

2.4 防止ID泄露

在某些场景下，我们希望对外隐藏真实的ID，只暴露给用户一个乱序的UUID。这样可以一定程度上保护数据的安全性。

3. Python中的UUID模块

Python提供了uuid模块，用于生成和操作UUID。下面是uuid模块中常用的几个函数：

3.1 uuid.uuid1()

import uuid

# 生成一个基于时间戳的UUID
print(uuid.uuid1())

运行结果：

d9d12c1e-0f90-11ec-9d43-12d721341a71

这个函数会根据当前的时间戳和MAC地址生成一个UUID。因为时间戳是其中的一部分，因此可以根据时间戳对生成的UUID进行排序。

3.2 uuid.uuid4()

import uuid

# 生成一个随机UUID
print(uuid.uuid4())

运行结果：

7e402d3f-61fe-4d91-a001-adb78aed3048

这个函数生成一个完全随机的UUID，不依赖于当前的时间戳和MAC地址。因此，生成的UUID无法根据时间戳进行排序，适合用于分布式系统中的消息唯一标识。

3.3 uuid.UUID()

import uuid

# 解析UUID字符串
uuid_str = 'd68b1d7d-fff7-4e57-adae-5d863e17c078'
uuid_obj = uuid.UUID(uuid_str)
print(uuid_obj)

# 生成一个空UUID
null_uuid = uuid.UUID(int=0)
print(null_uuid)

运行结果：

d68b1d7d-fff7-4e57-adae-5d863e17c078
00000000-0000-0000-0000-000000000000

这个函数用于解析UUID字符串，或者生成一个指定值的UUID。如果给定的字符串不是一个合法的UUID，会抛出ValueError异常。

3.4 uuid.uuid5()

import uuid

# 使用命名空间和名称生成UUID
namespace = uuid.uuid4()
name = 'example_name'
print(uuid.uuid5(namespace, name))

运行结果：

1ab4e9fb-9f13-5374-aee7-38c9926957bd

这个函数根据给定的命名空间和名称生成UUID。namespace可以是UUID对象，也可以是一个字符串。这个函数产生的UUID是固定不变的，对于相同的命名空间和名称输入，可以得到相同的输出。可以使用这个函数来生成一些固定性的UUID。

4. UUID的实际应用

下面简单列举几个通过UUID实现的功能的示例代码。

4.1 数据库主键

import uuid

def create_user(user_info):
    user_id = uuid.uuid4()
    # 将user_id作为主键插入数据库
    #...

这个示例代码在创建用户时，使用uuid.uuid4()生成一个随机的UUID，并将其作为主键插入数据库。

4.2 消息唯一标识

import uuid

def send_message(message):
    message_id = uuid.uuid1()
    # 将message_id作为唯一标识发送消息
    #...

这个示例代码在发送消息时，使用uuid.uuid1()生成一个基于时间戳的UUID，并将其作为消息的唯一标识。

4.3 文件名与文件夹名

import uuid
import os

def upload_file(file):
    # 获取文件扩展名
    file_ext = os.path.splitext(file.filename)[-1]
    # 生成一个随机的UUID作为文件名
    file_name = uuid.uuid4().hex + file_ext
    # 保存文件
    file.save(os.path.join('uploads', file_name))

这个示例代码在文件上传时，使用uuid.uuid4()生成一个随机的UUID，并将其作为文件名保存在服务器上。

4.4 ID隐藏

import uuid

def get_user_uuid(user_id):
    # 将user_id转换为UUID
    return uuid.UUID(user_id)

def get_user_id(uuid):
    # 将UUID转换为user_id
    return str(uuid)