为什么需要重新实现一个UUID
JVM自带版本实现了UUID的全局唯一性，它使用网卡MAC地址计算UUID机器位，并且使用了摘要算法使其结果足够随机。但有时候实际项目的需求有所不同，UUID的随机性反而增加了调试与维护时的麻烦，我们仅仅需要一个全局唯一的UUID，并且需要能够按时间有序。
实现思路
对于全局唯一性要求，我们仅需分步实现以下两点即可：
首先，考虑实现 同JVM实例下ID的唯一性：
考虑到唯一性，我们可能可以想到最原始的计数器，每生成一个ID，值自增1，只需要简单的线程安全级别的计数器即可，当然考虑到ID是全局使用，得考虑容量需要足够大至少需要long类型，因此 AtomicLong是个很好的选择。很好，这跟Mysql的自增ID是一样的了，既实现了唯一性又满足了有序性，但是接下来就会发现有一个问题，Mysql是长时间不关机的并且使用文件存储数据的，而JVM随时可能关机重启，重启后上一次计数到哪个数值就不知道了，需要保证重启后仍然唯一是个大问题。
这时候就得考虑将计数器换成一个不受开关机影响的因子。很快就能想到了生成ID的时间，不管是开机还是关机系统时间总是一直往前的，只要与生成ID的时间挂钩同样能够提供唯一性，并且保证重启后生成的ID不与重启前生成的ID重复，同时又能顺带满足有序性的要求。时间虽然是连续且唯一的概念，但是系统中的时间却是精度有限的，精确到毫秒级（ System.currentTimeMillis()），同一时间有可能生成多个ID，因此还需要保证同一毫秒内同一实例生成的的ID不重复。
Tip：虽然对于时间有粒度更细的 System.nanoTime()可以精确到纳秒，但 System.nanoTime()是以启动时为0秒计算的，并不能保证重启后不重复
不过既然已经控制到毫秒级别了，这就很简单了，只要重新在每一毫秒内加上计数器即可，由于一毫秒的时间足够短，能生成的ID数量有限，因此只需要小容量的线程安全级别的计数器（ AtomicInteger）即可，同一毫秒内每生成一个ID，计数器递增。这样毫秒级别时间戳加上一个计数器，我们达到了同JVM实例下ID唯一的目标。
接下来，考虑 多JVM实例下ID的唯一性
既然同一JVM下ID已经唯一了，那么给ID再加上一个实例唯一的标识不就行了吗。思路很明显了，只需要给实例自动生成唯一的标识符即可。机器上能够提供唯一性的元素很多，比如MAC地址，IP地址，当然这些也是相对唯一的，在特定的情境下可以认为是唯一的。由于自己确定的项目使用，也不需要太复杂的方案，选取了一个简单易获取的元素——IP地址，考虑到仅仅IP地址仍旧不够保险，再三考虑后增加了一个元素——类初始化时间——与IP共同构成了JVM标识。很好，到这里就满足了多JVM实例下ID的唯一性了。
为了保证ID的唯一性，已经确定选取了4个元素作为ID的组成部分：IP地址、类初始化时间、生成ID的时间、计数器。再需要保证有序性，只需要调整ID元素部分的顺序即可，由于生成ID的时候是保证有序性的关键，因此需要将其放置第一个部分。
ID不希望太长 从字符集方面进行优化，优化字符集到base32（由于UUID仅使用base16编码，使其即使长度达到了32位，携带的信息却并不多），优化到base32字符集后，虽然携带的信息量多了不少，但长度仍然仅为32位
IP做为ID一部分存在少量信息暴露的考虑 从IP匿名化和字符集多样化方面进行优化：1.通过IP替换方式来变更IP部分单元，2.IP地址部分使用独立字符集编码，不同项目可根据需要单独修改掉该字符集
自定义IP需求 从环境变量机制和SPI机制方面进行优化：1.从环境变量传递参数替换部分IP单元，2.通过SPI机制传递自定义IP
代码实现
package com.uetty.common.tool.core.string;
import java.net.InetAddress;
import java.util.Iterator;
import java.util.ServiceLoader;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
/**
* Ordered Universally Unique Identifier
* 时间顺序的通用唯一标识符
* @author vince
*/
public class OUIDGenerator {
public interface Ipv4Provider {
byte[] getIp();
}
/**
* 开头时间戳编码表（为了保持有序性，该表即使替换字符集也需保持Ascii有序性）
*/
final static char[] TIMESTAMP_DIGITS = {
'0' , '1' , '2' , '3' , '4' , '5' ,
'6' , '7' , '8' , '9' , 'a' , 'b' ,
'c' , 'd' , 'e' , 'f' , 'g' , 'h' ,
'j' , 'k' , 'm' , 'n' , 'p' , 'r' ,
's' , 't' , 'u' , 'v' , 'w' , 'x' ,
'y' , 'z'
};
/**
* JVM标识-状态相关字符集
* <p>该表根据需要随意替换相同数量字符集</p>
*/
final static char[] JVM_STAT_DIGITS = {
'a' , 'b' , 'c' , 'd' , 'e' , 'f' ,
'g' , 'h' , 'j' , 'k' , 'm' , 'n' ,
'p' , 'r' , 's' , 't' , 'u' , 'v' ,
'w' , 'x' , 'y' , 'z' , '0' , '1' ,
'2' , '3' , '4' , '5' , '6' , '7' ,
'8' , '9'
};
/**
* JVM标识-IP相关字符集
* <p>如需IP隐秘性，可根据需要随意替换相同数量字符集</p>
*/
final static char[] JVM_IP_DIGITS = {
'a' , 'b' , 'c' , 'd' , 'e' , 'f' ,
'0' , '1' , '2' , '3' , '4' , '5' ,
'6' , '7' , '8' , '9' , 'g' , 'h' ,
'j' , 'k' , 'm' , 'n' , 'p' , 'r' ,
's' , 't' , 'u' , 'v' , 'w' , 'x' ,
'y' , 'z'
};
/**
* IP位替换
* <p>如需IP隐秘性，可根据需要随意替换相同数量字符集</p>
* <p>由于私网IP网段有限，容易通过确定的网段结合统计攻击猜测IP，可设置替换特定IP位增加猜测难度</p>
*/
private final static Byte[] REWRITE_IP_SEGMENT = { (byte) 112, null, null, null};
public static String generate() {
return getTime(TIMESTAMP_DIGITS) +
JVM_ID +
getSerial();
}
private static String getTime(char[] digits) {
long currentTimeMillis = System.currentTimeMillis();
// 10位32进制，足以表示以毫秒计的3万年时间（当前系统时间肯定大于1970年，因此直接省略符号位处理）
return format32(digits, currentTimeMillis, 10);
}
private static String format32(char[] digit, long val, int len) {
char[] chars = new char[len];
for (int i = chars.length - 1; i >= 0; i--) {
// 获取字节的低5位有效值
int j = (int) (val & 0x1f);
chars[i] = digit[j];
val = val >> 5;
}
return new String(chars);
}
public static final String JVM_ID = initJvm();
/**
* spi机制获取IP
*/
private static byte[] getIpBySpi() {
byte[] address = null;
ServiceLoader<ipv4provider> providerServiceLoader = ServiceLoader.load(Ipv4Provider.class);
Iterator<ipv4provider> iterator = providerServiceLoader.iterator();
if (iterator.hasNext()) {
// SPI 机制获取IP
Ipv4Provider provider = iterator.next();
address = provider.getIp();
if (address != null && address.length != 4) {
new IllegalArgumentException("ipv4 provider not provide ipv4 address").printStackTrace();
return null;
}
}
return address;
}
/**
* 从环境变量获取重写的IP位
*/
private static Byte[] getRewriteIpSegmentsByEnv() {
Byte[] rewriteIpBytes = null;
String ouidRewriteIp = System.getenv("OUID_REWRITE_IP");
if (ouidRewriteIp != null) {
String[] split = ouidRewriteIp.split("\\.");
rewriteIpBytes = new Byte[4];
try {
for (int i = 0; i < 4; i++) {
if ("%".equals(split[i])) {
continue;
}
int num = Integer.parseInt(split[i]);
if (num > 255 || num < 0) {
throw new IllegalArgumentException("invalid rewrite ipv4 address " + ouidRewriteIp);
}
rewriteIpBytes[i] = (byte) (num > 127 ? num - 256 : num);
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
rewriteIpBytes = null;
}
}
return rewriteIpBytes;
}
@SuppressWarnings({"ConstantConditions", "RedundantSuppression"})
private static String initJvm() {
long ipAddr;
try {
// spi机制获取IP
byte[] address = getIpBySpi();
if (address == null) {
address = InetAddress.getLocalHost().getAddress();
}
// 从环境变量获取替换IP
Byte[] rewriteIpSegments = getRewriteIpSegmentsByEnv();
if (rewriteIpSegments == null) {
rewriteIpSegments = REWRITE_IP_SEGMENT;
}
// 替换特定位IP
for (int i = 0; i < address.length; i++) {
if (rewriteIpSegments.length > i && rewriteIpSegments[i] != null) {
address[i] = rewriteIpSegments[i];
}
}
ipAddr = toLong(address);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
ipAddr = 0;
}
return format32(JVM_IP_DIGITS, ipAddr, 7) + getTime(JVM_STAT_DIGITS);
}
private static final AtomicInteger SEQ = new AtomicInteger((int) (Math.random() * Integer.MAX_VALUE / 1000));
private static String getSerial() {
long serial = SEQ.incrementAndGet() & 0x1ffffff;
// 单实例每毫秒最大允许产生 33554431 个ID，
// MAC i7 4核下3线程测试每毫秒产生ID数在1.9万左右，故该容量导致ID重复的概率几乎为0
return format32(TIMESTAMP_DIGITS, serial, 5);
}
private static long toLong(byte[] bytes) {
long result = 0;
for (int i = 0; i < 4; i++) {
result = (result << 8) + (0xff & bytes[i]);
}
return result;
}
public static void main(String[] args) {
System.out.println(generate());
}
}
</ipv4provider></ipv4provider>
root@hecs-225836:~# java com.uetty.common.tool.core.string.OUIDGenerator
01ghnf29zvb24uadnabghn9c3zv1urtm
通过环境变量修改IP部分单元
root@hecs-225836:~# # 将IP 192.168.0.101 的第一个网段修改为113，即伪装本机 IP 为 113.168.0.101
root@hecs-225836:~# export OUID_REWRITE_IP=”113.%.%.%”
root@hecs-225836:~# java com.uetty.common.tool.core.string.OUIDGeneratorroot@hecs-225836:~# # 将IP 192.168.0.101 的IP伪装为113.101.145.18
root@hecs-225836:~# export OUID_REWRITE_IP=”113.101.145.18″
root@hecs-225836:~# java com.uetty.common.tool.core.string.OUIDGenerator
通过SPI机制提供IP地址
Ipv4ProviderImpl
package com.uetty.common.tool.core.string;
import java.net.Inet4Address;
import java.net.InetAddress;
import java.net.UnknownHostException;
/**
* @author vince
*/
public class Ipv4ProviderImpl implements OUIDGenerator.Ipv4Provider {
@Override
public byte[] getIp() {
try {
// ............ 具体业务逻辑
String ip = "192.168.0.16";
InetAddress inetAddress = Inet4Address.getByName(ip);
return inetAddress.getAddress();
} catch (UnknownHostException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
}
}
src/main/resources/META-INF/services/com.uetty.common.tool.core.string.OUIDGenerator$Ipv4Provider
实现接口的类全名
com.uetty.common.tool.core.string.Ipv4ProviderImpl
root@hecs-225836:~# java com.uetty.common.tool.core.string.OUIDGenerator
Original: https://blog.csdn.net/Vincent_Field/article/details/127822701
Author: Vince352
Title: 实现有序的UUID
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