ULID：一种高效简洁的唯一标识符

2024-02-04 09:34:56

导言

在现代软件系统中，生成唯一标识符（ID）至关重要。这些 ID 可用于跟踪用户、订单或任何其他需要唯一标识的实体。传统上，UUID（通用唯一标识符）是生成 ID 的流行选择，但它存在一些缺点，例如存储空间大、生成速度慢。

ULID（Universally Unique Lexicographically Sortable Identifier，通用唯一可按字典顺序排序的标识符）是一种较新的 ID 格式，旨在解决 UUID 的这些缺点。它不仅占用更少的存储空间，而且生成速度也更快，同时还保留了 UUID 的唯一性和排序特性。

ULID 规范

ULID 由以下部分组成：

时间戳 (48 位) ：以毫秒为单位表示自纪元（1970 年 1 月 1 日午夜）以来的时间。
随机性 (80 位) ：由伪随机数生成器 (PRNG) 生成的随机比特串。

ULID 的总长度为 128 位，通常表示为 26 个字符的字符串。字符集由大写字母 (A-Z)、小写字母 (a-z)、数字 (0-9) 和连字符 (-) 组成。

ULID 实现

我们可以基于 Java 语言实现 ULID。首先，我们需要一个伪随机数生成器 (PRNG)。Java 提供了 SecureRandom 类，我们可以使用它来生成安全的随机比特串。

接下来，我们需要将时间戳和随机性编码为字符串。我们可以使用 Base32 编码，它将 5 个二进制位编码为 8 个字符。

import java.security.SecureRandom;
import java.time.Instant;

public class Ulid {

    private static final SecureRandom RANDOM = new SecureRandom();
    private static final String BASE32_ALPHABET = "0123456789ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz";

    public static String generate() {
        // 获取当前时间戳
        long timestamp = Instant.now().toEpochMilli();

        // 生成随机性
        byte[] randomness = new byte[10];
        RANDOM.nextBytes(randomness);

        // 将时间戳编码为 Base32
        String timestampString = Base32.encode(timestamp);

        // 将随机性编码为 Base32
        String randomnessString = Base32.encode(randomness);

        // 返回 ULID 字符串
        return timestampString + randomnessString;
    }

    private static class Base32 {

        private static final char[] ALPHABET = BASE32_ALPHABET.toCharArray();

        public static String encode(long value) {
            StringBuilder sb = new StringBuilder();

            while (value > 0) {
                sb.append(ALPHABET[(int) (value % 32)]);
                value /= 32;
            }

            return sb.reverse().toString();
        }
    }
}