Java基础：Java 各种随机数生成方式

汇总 Java 的各种随机数生成方式，而不仅只有 java.util.Random 。

Math.random()

Math.random() 静态方法：产生的随机数是 0 - 1 之间的一个 double 值，即 0 <= random <= 1。

内部实现：首次调用此方法时，调用java.util.Random() 创建一个新的伪随机数生成器，后续调用此方法都将使用此伪随机数生成器。此方法已正确同步，以允许多个线程正确使用。

// Math 类
public static double random() {
    return RandomNumberGeneratorHolder.randomNumberGenerator.nextDouble();
}
private static final class RandomNumberGeneratorHolder {
    static final Random randomNumberGenerator = new Random();
}

//  Random 类的方法
private static final double DOUBLE_UNIT = 0x1.0p-53;
public double nextDouble() {
    return (((long)(next(26)) << 27) + next(27)) * DOUBLE_UNIT;
}

java.util.Random

Random 基本算法：linear congruential pseudorandom number generator (LGC) 线性同余法伪随机数生成器。

Random 的实例是线程安全的，但是，在线程之间并发使用同一 Random 实例可能会引起争用并因此导致性能下降。 考虑改用 java.util.concurrent.ThreadLocalRandom。

Random 的实例不是加密安全的。 考虑改为使用 link java.security.SecureRandom来获取加密安全的伪随机数生成器，以供对安全敏感的应用程序使用。

Random random = new Random();
random.nexInt();

Random类提供的方法：API

• nextBoolean() ：返回均匀分布的 true 或者 false
• nextBytes(byte[] bytes)：生成随机字节并将其放入用户提供的字节数组中，产生的随机字节数等于字节数组的长度。
• nextDouble()：返回 0.0 到 1.0 之间的均匀分布的 double
• nextFloat()：返回 0.0 到 1.0 之间的均匀分布的 float
• nextGaussian()：返回 0.0 到 1.0 之间的高斯分布（即正态分布）的 double
• nextInt()：返回均匀分布的 int
• nextInt(int n)：返回 0 到 n 之间的均匀分布的 int （包括 0，不包括 n）
• nextLong()：返回均匀分布的 long
• setSeed(long seed)：设置种子

ThreadLocalRandom

ThreadLocalRandom 是 Java 1.7 提供的，继承 java.util.Random 类。

ThreadLocalRandom：创建线程隔离的随机数生成器，在线程并发环境中，每个线程都有一个独立的随机数生成器。

在并发程序中使用 ThreadLocalRandom 而不是共享的 Random对象，能够解决线程并发开销和争用，效率更高。

当多个任务（例如每个 ForkJoinTask）在线程池中并行使用随机数时，使用ThreadLocalRandom 特别合适。

ThreadLocalRandom 通常的使用方式是：

ThreadLocalRandom.current().nextX(...)
// X 可以是 Int, Long 等等

SecureRandom

SecureRandom：返回实现指定的随机数生成器（RNG）算法的SecureRandom对象。

// 获取 SecureRandom 实例
// algorithm 是随机数生成算法:https://docs.oracle.com/javase/7/docs/technotes/guides/security/StandardNames.html#SecureRandom
public static SecureRandom getInstance(String algorithm){........}

创建实例

// 使用默认的 SHA1PRNG 算法
SecureRandom secureRandom = new SecureRandom();
// 同上
SecureRandom secureRandom = SecureRandom.getInstance("SHA1PRNG");
// 指定算法,又指定提供算法的包程序
SecureRandom random = SecureRandom.getInstance("SHA1PRNG", "SUN");

使用

SecureRandom secureRandom = SecureRandom.getInstance("SHA1PRNG");
secureRandom.nextInt();

RandomStringUtils

RandomStringUtils 来自 org.apache.commons.lang3 包，生产随机的字符串。内部都是可直接调用的静态方法，方法的第一个传参是 count，指定随机字符串的长度。

public static void main(String[] args) {
    // jzIviuDDPb, 随机字母
    System.out.println(RandomStringUtils.randomAlphabetic(10));
    // YO2loyBu7n, 随机字母+数字
    System.out.println(RandomStringUtils.randomAlphanumeric(10));
    //$kVb&55^*|, 随机字母+数字+特殊字符
    System.out.println(RandomStringUtils.randomAscii(10));
    // 3105127163, 随机数字字符串
    System.out.println(RandomStringUtils.randomNumeric(10));
}