UUID 生成器

什麼是 UUID？

UUID（Universally Unique Identifier，通用唯一識別碼）是一個 128 位的數字，用於在電腦系統中唯一識別資訊。UUID 也被稱為 GUID（Globally Unique Identifier，全域唯一識別碼）。

UUID 的特點

唯一性：在分散式系統中生成重複 UUID 的機率極低
標準化：遵循 RFC 4122 標準
跨平台：可在不同作業系統和程式語言中使用
無中心化：不需要中央協調機構

UUID 的應用場景

資料庫主鍵：作為分散式資料庫的主鍵
檔案識別：識別檔案系統中的檔案
會話管理：Web 應用中的會話識別
訊息佇列：訊息的唯一識別
API 介面：API 請求和回應的識別

UUID 版本詳解

UUID v1（基於時間和節點）

格式：xxxxxxxx-xxxx-1xxx-yxxx-xxxxxxxxxxxx

特點：

基於當前時間和節點 ID（通常是 MAC 位址）
包含時間戳資訊，可以按時間排序
可能洩露 MAC 位址資訊

生成演算法：

// 偽程式碼範例
function generateUUIDv1() {
  const timestamp = Date.now();
  const nodeId = getMACAddress();
  const clockSeq = random16Bit();

  return formatUUID(timestamp, clockSeq, nodeId);
}

UUID v3（基於命名空間和 MD5）

格式：xxxxxxxx-xxxx-3xxx-yxxx-xxxxxxxxxxxx

特點：

基於命名空間 UUID 和名稱的 MD5 雜湊
相同的命名空間和名稱總是產生相同的 UUID
適用於需要確定性 UUID 的場景

生成演算法：

function generateUUIDv3(namespace, name) {
  const namespaceBytes = parseUUID(namespace);
  const nameBytes = Buffer.from(name, 'utf8');
  const hash = crypto
    .createHash('md5')
    .update(Buffer.concat([namespaceBytes, nameBytes]))
    .digest();

  return formatUUIDv3(hash);
}

UUID v4（隨機生成）

格式：xxxxxxxx-xxxx-4xxx-yxxx-xxxxxxxxxxxx

特點：

完全隨機生成
最常用的 UUID 版本
不包含任何有意義的資訊

生成演算法：

function generateUUIDv4() {
  const bytes = crypto.randomBytes(16);
  bytes[6] = (bytes[6] & 0x0f) | 0x40; // 版本 4
  bytes[8] = (bytes[8] & 0x3f) | 0x80; // 變體

  return formatUUID(bytes);
}

UUID v5（基於命名空間和 SHA-1）

格式：xxxxxxxx-xxxx-5xxx-yxxx-xxxxxxxxxxxx

特點：

基於命名空間 UUID 和名稱的 SHA-1 雜湊
比 v3 更安全（使用 SHA-1 而非 MD5）
適用於需要確定性 UUID 的場景

UUID NIL（空 UUID）

格式：00000000-0000-0000-0000-000000000000

特點：

所有位都為 0
用於表示"無 UUID"或"未知 UUID"
在資料庫設計中用作預設值

預定義命名空間

標準命名空間 UUID

DNS 命名空間：6ba7b810-9dad-11d1-80b4-00c04fd430c8
URL 命名空間：6ba7b811-9dad-11d1-80b4-00c04fd430c8
OID 命名空間：6ba7b812-9dad-11d1-80b4-00c04fd430c8
X.500 DN 命名空間：6ba7b814-9dad-11d1-80b4-00c04fd430c8

使用範例

// 使用 DNS 命名空間生成 UUID v3
const dnsNamespace = '6ba7b810-9dad-11d1-80b4-00c04fd430c8';
const uuid = generateUUIDv3(dnsNamespace, 'example.com');
// 結果：5df41881-3aed-3515-88a7-2f4a814cf09e

API 介面

生成單個 UUID

// 生成 UUID v4
const uuid = generateUUID('v4');

// 生成 UUID v1
const uuid = generateUUID('v1');

// 生成 UUID v3
const uuid = generateUUID('v3', {
  namespace: '6ba7b810-9dad-11d1-80b4-00c04fd430c8',
  name: 'example.com',
});

批次生成 UUID

// 批次生成 UUID
const uuids = generateMultipleUUIDs('v4', 10);

// 生成不同版本的 UUID
const mixedUUIDs = generateMultipleUUIDs(['v1', 'v4', 'v5'], 5);

UUID 驗證

// 驗證 UUID 格式
const isValid = validateUUID('550e8400-e29b-41d4-a716-446655440000');

// 取得 UUID 版本
const version = getUUIDVersion('550e8400-e29b-41d4-a716-446655440000');

效能考慮

生成速度

v4（隨機）：最快，約 100,000 UUID/秒
v1（時間）：中等，約 50,000 UUID/秒
v3/v5（雜湊）：較慢，約 10,000 UUID/秒

記憶體使用

每個 UUID 佔用 16 位元組
批次生成時注意記憶體使用量

並行安全

v4 使用加密安全的亂數生成器
v1 需要確保時鐘序列的唯一性

最佳實踐

選擇 UUID 版本

一般用途：使用 UUID v4
需要時間排序：使用 UUID v1
需要確定性：使用 UUID v3 或 v5
資料庫主鍵：推薦使用 UUID v4

儲存最佳化

-- PostgreSQL 中的 UUID 儲存
CREATE TABLE users (
  id UUID PRIMARY KEY DEFAULT gen_random_uuid(),
  name VARCHAR(255)
);

-- 建立索引
CREATE INDEX idx_users_id ON users(id);

效能最佳化

// 使用物件池減少記憶體分配
const uuidPool = new Array(1000).fill(null).map(() => generateUUIDv4());

// 批次生成時使用 Web Workers
const worker = new Worker('uuid-worker.js');
worker.postMessage({ type: 'generate', count: 1000 });