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Java生成随机数的4种方式

2022年09月17日 22:29:22Java技术6

Random

Random 类诞生于 JDK 1.0,它产生的随机数是伪随机数,也就是有规则的随机数。Random 使用的随机算法为 linear congruential pseudorandom number generator (LGC) 线性同余法伪随机数。在随机数生成时,随机算法的起源数字称为种子数(seed),在种子数的基础上进行一定的变换,从而产生需要的随机数字。

Random 对象在种子数相同的情况下,相同次数生成的随机数是相同的。比如两个种子数相同的 Random 对象,第一次生成的随机数字完全相同,第二次生成的随机数字也完全相同。默认情况下 new Random() 使用的是当前纳秒时间作为种子数的。

// 生成 Random 对象

Random random = new Random();

for (int i = 0; i < 10; i++) {
// 生成 0-9 随机整数

int number = random.nextInt(10);

System.out.println("生成随机数:" + number);

}

优缺点分析

Random 使用 LGC 算法生成伪随机数的优点是执行效率比较高,生成的速度比较快。

它的缺点是如果 Random 的随机种子一样的话,每次生成的随机数都是可预测的(都是一样的)。如下代码所示,当我们给两个线程设置相同的种子数的时候,会发现每次产生的随机数也是相同的:

// 创建两个线程for (int i = 0; i < 2; i++) {

new Thread(() -> {
// 创建 Random 对象,设置相同的种子

Random random = new Random(1024);

// 生成 3 次随机数

for (int j = 0; j < 3; j++) {

// 生成随机数

int number = random.nextInt();

// 打印生成的随机数

System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" +
number);
// 休眠 200 ms

try {
Thread.sleep(200);
} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();
}
System.out.println("---------------------");

}
}).start();}

ThreadLocalRandom

ThreadLocalRandom 是 JDK 1.7 新提供的类,它属于 JUC(java.util.concurrent)下的一员。

通过 Random 的源码我们可以看出,Random 在生成随机数时使用的 CAS 来解决线程安全问题的,然而 CAS 在线程竞争比较激烈的场景中效率是非常低的,原因是 CAS 对比时老有其他的线程在修改原来的值,所以导致 CAS 对比失败,所以它要一直循环来尝试进行 CAS 操作。所以在多线程竞争比较激烈的场景可以使用 ThreadLocalRandom 来解决 Random 执行效率比较低的问题。

ThreadLocalRandom 的实现原理与 ThreadLocal 类似,它相当于给每个线程一个自己的本地种子,从而就可以避免因多个线程竞争一个种子,而带来的额外性能开销了。

Java生成随机数的4种方式 _ JavaClub全栈架构师技术笔记

 

 

// //得到 ThreadLocalRandom 对象

ThreadLocalRandom random = ThreadLocalRandom.current();

for (int i = 0; i < 10; i++) {

// 生成 0-9 随机整数

int number = random.nextInt(10);

// 打印结果

System.out.println("生成随机数:" + number);
}

优缺点分析

ThreadLocalRandom 结合了 Random 和 ThreadLocal 类,并被隔离在当前线程中。因此它通过避免竞争操作种子数,从而在多线程运行的环境中实现了更好的性能,而且也保证了它的线程安全。

另外,不同于 Random, ThreadLocalRandom 明确不支持设置随机种子。它重写了 Random 的setSeed(long seed) 方法并直接抛出了 UnsupportedOperationException 异常,因此降低了多个线程出现随机数重复的可能性。

 

SecureRandom

SecureRandom 继承自 Random,该类提供加密强随机数生成器。SecureRandom 不同于 Random,它收集了一些随机事件,比如鼠标点击,键盘点击等,SecureRandom 使用这些随机事件作为种子。这意味着,种子是不可预测的,而不像 Random 默认使用系统当前时间的毫秒数作为种子,从而避免了生成相同随机数的可能性。
// 创建 SecureRandom 对象,并设置加密算法

SecureRandom random = SecureRandom.getInstance("SHA1PRNG");

for (int i = 0; i < 10; i++) {
// 生成 0-9 随机整数
int number = random.nextInt(10);
// 打印结果
System.out.println("生成随机数:" + number);}

SecureRandom 默认支持两种加密算法:

  1. SHA1PRNG 算法,提供者 sun.security.provider.SecureRandom;
  2. NativePRNG 算法,提供者 sun.security.provider.NativePRNG。

当然除了上述的操作方式之外,你还可以选择使用 new SecureRandom() 来创建 SecureRandom 对象,实现代码如下:

SecureRandom secureRandom = new SecureRandom();

通过 new 初始化 SecureRandom,默认会使用 NativePRNG 算法来生成随机数,但是也可以配置 JVM 启动参数“-Djava.security”参数来修改生成随机数的算法,或选择使用 getInstance("算法名称") 的方式来指定生成随机数的算法。

 

Math

Math 类诞生于 JDK 1.0,它里面包含了用于执行基本数学运算的属性和方法,如初等指数、对数、平方根和三角函数,当然它里面也包含了生成随机数的静态方法 Math.random() ,此方法会产生一个 0 到 1 的 double 值

for (int i = 0; i < 10; i++) {  
// 产生随机数
double number = Math.random();
System.out.println("生成随机数:" + number);
}

扩展

当然如果你想用它来生成一个一定范围的 int 值

for (int i = 0; i < 10; i++) {   
// 生成一个从 0-99 的整数

int number = (int) (Math.random() * 100);

System.out.println("生成随机数:" + number);
}
 
 
 

作者:KLAPT
来源链接:https://www.cnblogs.com/KL2016/p/14897023.html

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标签: Java随机数
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