利用Python生成唯一標識符UUID

一、 引言

在計算機領域中，唯一標識符（Universal Unique Identifier，簡稱UUID）是用於識別對象的一種方式。它是16字節（128位）長的字符串，通常表示為32個十六進制數字，用連字符分成5個組。UUID 相較於傳統的識別方式，如自增長的數字和時間戳等，由於其不可預測和不易衝突的特性，在數據庫和分布式系統中應用得非常廣泛。

二、Python生成UUID的內置模塊

在Python中，使用標準庫中的uuid模塊即可快捷地生成UUID。UUID庫提供了幾種數學以及安全性質不同的UUID算法。下面是UUID庫支持的所有算法：

uuid1()：基於計算機主機ID和當前時間生成UUID。
uuid3()：基於某個命名空間（namespace）和一個名字（字節串）生成UUID。
uuid4()：隨機生成UUID。
uuid5()：根據某個命名空間和一個名字（字節串）生成UUID。

其中，最常用的UUID算法是uuid1()和uuid4()。後文將詳細介紹這兩種方式。

三、 uuid1()

UUID1算法是基於計算機主機ID和當前時間生成UUID。它使用MAC地址作為設備標識，通過獲取主機上的MAC地址以及獲取當前時間戳，生成一串唯一的ID。這種算法早在RFC4122 中就有說明，但由於從MAC中截取到的標識信息不安全，所以Python庫中的uuid1()函數不再使用這種算法。

Python3.x中的uuid1()，使用安全性更高的UUID版本1，實現方式是將生成UUID的主機名和當前時間戳結合使用，然後通過hash算法計算出128位的二進制數，並根據具體的UUID規範來確定各個比特位（bit）的含義，最終生成UUID。

使用方式

import uuid

# 生成基於時間戳的UUID
ts_uuid = uuid.uuid1()

print(f"基於時間戳的UUID: {ts_uuid}")

結果示例

基於時間戳的UUID: 1bb5111a-8396-11eb-acf6-74c63b19e716

四、 uuid4()

UUID4方法是一種針對隨機數的生成方式。它沒有具體依賴，單純地使用了隨機數生成器產生128位的UUID。這種算法是最常被使用的。UUID4使用隨機數生成器生成UUID。

使用方式

import uuid

# 生成隨機UUID
random_uuid = uuid.uuid4()

print(f"隨機UUID: {random_uuid}")

結果示例

隨機UUID: 21ef50b9-8f93-424b-a60c-062165545bbf

五、總結

Python標準庫中的uuid模塊，可以讓開發者輕鬆地生成唯一標識符，提高了程序的安全性和穩定性。在生成UUID時，要根據具體業務場景選擇合適的算法，常用的有uuid1()和uuid4()兩種方式。在Python中，使用uuid庫可以快速簡單地實現生成UUID的功能，同時也能避免由於手動編寫算法而帶來的可讀性和易用性問題。