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1. Math.random() 靜態(tài)方法

產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)是 0 - 1 之間的一個(gè) double，即 0 <= random <= 1。

for?(int?i?=?0;?i???System.out.println(Math.random());
}

結(jié)果：

0.3598613895606426
0.2666778145365811
0.25090731064243355
0.011064998061666276
0.600686228175639
0.9084006027629496
0.12700524654847833
0.6084605849069343
0.7290804782514261
0.9923831908303121

實(shí)現(xiàn)原理：

When this method is first called, it creates a single new pseudorandom-number generator, exactly as if by the expression new java.util.Random() This new pseudorandom-number generator is used thereafter for all calls to this method and is used nowhere else.

當(dāng)?shù)谝淮握{(diào)用 Math.random() 方法時(shí)，自動創(chuàng)建了一個(gè)偽隨機(jī)數(shù)生成器，實(shí)際上用的是 new java.util.Random()。當(dāng)接下來繼續(xù)調(diào)用 Math.random() 方法時(shí)，就會使用這個(gè)新的偽隨機(jī)數(shù)生成器。

源碼如下：

public?static?double?random()?{
????Random?rnd?=?randomNumberGenerator;
????if?(rnd?==?null)?rnd?=?initRNG();?//?第一次調(diào)用，創(chuàng)建一個(gè)偽隨機(jī)數(shù)生成器
????return?rnd.nextDouble();
}

private?static?synchronized?Random?initRNG()?{
????Random?rnd?=?randomNumberGenerator;
????return?(rnd?==?null)???(randomNumberGenerator?=?new?Random())?:?rnd;?//?實(shí)際上用的是new?java.util.Random()
}

This method is properly synchronized to allow correct use by more than one thread. However, if many threads need to generate pseudorandom numbers at a great rate, it may reduce contention for each thread to have its own pseudorandom-number generator.

initRNG() 方法是 synchronized 的，因此在多線程情況下，只有一個(gè)線程會負(fù)責(zé)創(chuàng)建偽隨機(jī)數(shù)生成器（使用當(dāng)前時(shí)間作為種子），其他線程則利用該偽隨機(jī)數(shù)生成器產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)。

因此 Math.random() 方法是線程安全的。

什么情況下隨機(jī)數(shù)的生成線程不安全：

線程1在第一次調(diào)用 random() 時(shí)產(chǎn)生一個(gè)生成器 generator1，使用當(dāng)前時(shí)間作為種子。
線程2在第一次調(diào)用 random() 時(shí)產(chǎn)生一個(gè)生成器 generator2，使用當(dāng)前時(shí)間作為種子。
碰巧 generator1 和 generator2 使用相同的種子，導(dǎo)致 generator1 以后產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)每次都和 generator2 以后產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)相同。

什么情況下隨機(jī)數(shù)的生成線程安全：Math.random() 靜態(tài)方法使用

線程1在第一次調(diào)用 random() 時(shí)產(chǎn)生一個(gè)生成器 generator1，使用當(dāng)前時(shí)間作為種子。
線程2在第一次調(diào)用 random() 時(shí)發(fā)現(xiàn)已經(jīng)有一個(gè)生成器 generator1，則直接使用生成器 generator1。

public?class?JavaRandom?{
????public?static?void?main(String?args[])?{
????????new?MyThread().start();
????????new?MyThread().start();
????}
}
class?MyThread?extends?Thread?{
????public?void?run()?{
????????for?(int?i?=?0;?i?????????????System.out.println(Thread.currentThread().getName()?+?":?"?+?Math.random());
????????}
????}
}

結(jié)果：

Thread-1: 0.8043581595645333
Thread-0: 0.9338269554390357
Thread-1: 0.5571569413128877
Thread-0: 0.37484586843392464

2. java.util.Random 工具類

基本算法：linear congruential pseudorandom number generator (LGC) 線性同余法偽隨機(jī)數(shù)生成器

缺點(diǎn)：可預(yù)測

An attacker will simply compute the seed from the output values observed. This takes significantly less time than 2^48 in the case of java.util.Random. 從輸出中可以很容易計(jì)算出種子值。
It is shown that you can predict future Random outputs observing only two(!) output values in time roughly 2^16. 因此可以預(yù)測出下一個(gè)輸出的隨機(jī)數(shù)。
You should never use an LCG for security-critical purposes. 在注重信息安全的應(yīng)用中，不要使用 LCG 算法生成隨機(jī)數(shù)，請使用 SecureRandom。

使用：

Random?random?=?new?Random();

for?(int?i?=?0;?i?????System.out.println(random.nextInt());
}

結(jié)果：

-24520987
-96094681
-952622427
300260419
1489256498

Random類默認(rèn)使用當(dāng)前系統(tǒng)時(shí)鐘作為種子:

public?Random()?{
????this(seedUniquifier()?^?System.nanoTime());
}

public?Random(long?seed)?{
????if?(getClass()?==?Random.class)
????????this.seed?=?new?AtomicLong(initialScramble(seed));
????else?{
????????//?subclass?might?have?overriden?setSeed
????????this.seed?=?new?AtomicLong();
????????setSeed(seed);
????}
}

Random類提供的方法：API

nextBoolean() - 返回均勻分布的 true 或者 false
nextBytes(byte[] bytes)
nextDouble() - 返回 0.0 到 1.0 之間的均勻分布的 double
nextFloat() - 返回 0.0 到 1.0 之間的均勻分布的 float
nextGaussian()- 返回 0.0 到 1.0 之間的高斯分布（即正態(tài)分布）的 double
nextInt() - 返回均勻分布的 int
nextInt(int n) - 返回 0 到 n 之間的均勻分布的 int （包括 0，不包括 n）
nextLong() - 返回均勻分布的 long
setSeed(long seed) - 設(shè)置種子

只要種子一樣，產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)也一樣：因?yàn)榉N子確定，隨機(jī)數(shù)算法也確定，因此輸出是確定的！

Random?random1?=?new?Random(10000);
Random?random2?=?new?Random(10000);

for?(int?i?=?0;?i?????System.out.println(random1.nextInt()?+?"?=?"?+?random2.nextInt());
}

結(jié)果：

-498702880 = -498702880
-858606152 = -858606152
1942818232 = 1942818232
-1044940345 = -1044940345
1588429001 = 1588429001

3. java.util.concurrent.ThreadLocalRandom 工具類

ThreadLocalRandom 是 JDK 7 之后提供，也是繼承至

java.util.Random。

private?static?final?ThreadLocal?localRandom?=
????new?ThreadLocal()?{
????????protected?ThreadLocalRandom?initialValue()?{
????????????return?new?ThreadLocalRandom();
????????}
};

每一個(gè)線程有一個(gè)獨(dú)立的隨機(jī)數(shù)生成器，用于并發(fā)產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)，能夠解決多個(gè)線程發(fā)生的競爭爭奪。效率更高！ThreadLocalRandom 不是直接用 new 實(shí)例化，而是第一次使用其靜態(tài)方法 current()得到 ThreadLocal實(shí)例，然后調(diào)用 java.util.Random 類提供的方法獲得各種隨機(jī)數(shù)。

使用：

public?class?JavaRandom?{
????public?static?void?main(String?args[])?{
????????new?MyThread().start();
????????new?MyThread().start();
????}
}
class?MyThread?extends?Thread?{
????public?void?run()?{
????????for?(int?i?=?0;?i?????????????System.out.println(Thread.currentThread().getName()?+?":?"?+?ThreadLocalRandom.current().nextDouble());
????????}
????}
}

結(jié)果：

Thread-0: 0.13267085355389086
Thread-1: 0.1138484950410098
Thread-0: 0.17187774671469858
Thread-1: 0.9305225910262372

4. java.Security.SecureRandom

也是繼承至 java.util.Random。

Instances of java.util.Random are not cryptographically secure. Consider instead using SecureRandom to get a cryptographically secure pseudo-random number generator for use by security-sensitive applications.
SecureRandom takes Random Data from your os (they can be interval between keystrokes etc - most os collect these data store them in files - /dev/random and /dev/urandom in case of linux/solaris) and uses that as the seed.
操作系統(tǒng)收集了一些隨機(jī)事件，比如鼠標(biāo)點(diǎn)擊，鍵盤點(diǎn)擊等等，SecureRandom 使用這些隨機(jī)事件作為種子。

SecureRandom 提供加密的強(qiáng)隨機(jī)數(shù)生成器 (RNG)，要求種子必須是不可預(yù)知的，產(chǎn)生非確定性輸出。

SecureRandom 也提供了與實(shí)現(xiàn)無關(guān)的算法，因此，調(diào)用方（應(yīng)用程序代碼）會請求特定的 RNG 算法并將它傳回到該算法的 SecureRandom 對象中。

如果僅指定算法名稱，如下所示：

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

如果既指定了算法名稱又指定了包提供程序，如下所示：

SecureRandom?random?=?SecureRandom.getInstance("SHA1PRNG",?"SUN");

使用：

SecureRandom?random1?=?SecureRandom.getInstance("SHA1PRNG");
SecureRandom?random2?=?SecureRandom.getInstance("SHA1PRNG");

for?(int?i?=?0;?i?????System.out.println(random1.nextInt()?+?"?!=?"?+?random2.nextInt());
}

結(jié)果：

704046703 != 2117229935
60819811 != 107252259
425075610 != -295395347
682299589 != -1637998900
-1147654329 != 1418666937

5. 隨機(jī)字符串

可以使用 Apache Commons-Lang 包中的 RandomStringUtils 類。Maven 依賴如下：


????commons-lang
????commons-lang
????2.6

API 參考：https://commons.apache.org/proper/commons-lang/javadocs/api-2.6/org/apache/commons/lang/RandomStringUtils.html

示例：

public?class?RandomStringDemo?{
????public?static?void?main(String[]?args)?{
????????//?Creates?a?64?chars?length?random?string?of?number.
????????String?result?=?RandomStringUtils.random(64,?false,?true);
????????System.out.println("random?=?"?+?result);

????????//?Creates?a?64?chars?length?of?random?alphabetic?string.
????????result?=?RandomStringUtils.randomAlphabetic(64);
????????System.out.println("random?=?"?+?result);

????????//?Creates?a?32?chars?length?of?random?ascii?string.
????????result?=?RandomStringUtils.randomAscii(32);
????????System.out.println("random?=?"?+?result);

????????//?Creates?a?32?chars?length?of?string?from?the?defined?array?of
????????//?characters?including?numeric?and?alphabetic?characters.
????????result?=?RandomStringUtils.random(32,?0,?20,?true,?true,?"qw32rfHIJk9iQ8Ud7h0X".toCharArray());
????????System.out.println("random?=?"?+?result);

????}
}