不相等 多次随机数_Java随机数生成器知多少？

本文由牛旦教育原创。

0.导言

本文主要是介绍在Java中生成随机数的不同选择和方式。实际应用中根据自己的需要选择。

1.Java API

在Java本身自带的API中，为我们提供了几种方式来获得随机数。我们来看下。

1.1. java.lang.Math

Math类的random方法将返回一个范围为0.0(包括0.0)到1.0(不包括1.0)的双精度值。看看该如何使用它来获得一个在给定的范围(最小和最大值间)内定义的随机数:

int randomWithMathRandom = (int) ((Math.random() * (max - min)) + min);

这行代码的意思为为，我们用两个整数，表示结果的随机数的取值范围在min和max之间。直接在JShell中简要演示这个实现，我这里参考如下(每次的结果可能都不同)：

1.2. java.util.Random

在Java 1.7之前，最流行的生成随机数的方法是使用nextInt。有两种途径使用使用这个方法，即带参数和不带参数。无参数调用以近似相等的概率返回任何int值。所以很有可能得到负数，参考代码如下：

Random random = new Random();

int randomWithNextInt = random.nextInt();

我在本机JShell中运行结果如下：

如果使用绑定参数的netxInt方法(参数对返回值进行范围约定了)，我们将得到一个范围内的数字，示例如下：

int aVal = random(ival) ;

注意：这类需要主要，ival值必须是大于0，返回值在0和ival之间，但不包含ival；若参数小于等于0，则会报错： java.lang.IllegalArgumentException.。

演示：那么要想得到一个在min和max之间的整数，我在JShell中演示结果如下：

Java 8引入了新的ints方法，此方法返回java.util.stream.IntStream。IntStream,LongStream,DoubleStream等用于操作流中的数据，同时提供了相应的静态方法来初始化它们自己。让我们看看如何使用它们。

没有参数的ints方法返回一个无限的int流，其代码示例如下：

IntStream unlimitedIntStream = random.ints();

也可以传入一个参数限制流大小，示例如下:

IntStream limitedIntStream = random.ints(streamSize);

当然,我们可以设置最大和最小值来生成带范围的int流，示例如下：

IntStream limitedIntStreamWithinARange = random.ints(streamSize, min, max);

具体用户可以查看Java API参考。

1.3. java.util.concurrent.ThreadLocalRandom

Java 1.7之后，为我们带来了一种通过ThreadLocalRandom类来生成随机数的更高效的新方法。这个类与随机类有三个重要区别:

• ü 不需要显式地初始化ThreadLocalRandom的新实例。这有助于避免创建大量无用实例和浪费垃圾收集器时间的错误；
• ü 不能为ThreadLocalRandom设置种子，这会导致一个实际的问题。如果我们需要设置种子，那么我们应该避免使用这种产生随机数的方式；
• ü Random (随机)类在多线程环境中表现不佳。

下面看看其工作方式：

int randomWithThreadLocalRandomInARange = ThreadLocalRandom.current().nextInt(min, max);

使用Java 8或更高版本，我们就有了新的可能性。

首先，nextInt方法有两种变体:

int randomWithThreadLocalRandom = ThreadLocalRandom.current().nextInt();

int randomWithThreadLocalRandomFromZero = ThreadLocalRandom.current().nextInt(max);

其次，更重要的是，我们可以使用ints方法:

IntStream streamWithThreadLocalRandom = ThreadLocalRandom.current().ints();

1.4. java.util.SplittableRandom

Java 8还给我们带来了一个非常快的生成器——SplittableRandom类。

正如我们在JavaDoc中看到的，这是一个用于并行计算的生成器。重要的是要知道实例不是线程安全的。所以，我们在使用这个类时必须小心。

还提供了nextInt和ints方法。使用nextInt，我们可以直接使用两个参数设置最高最低范围来调用:

SplittableRandom splittableRandom = new SplittableRandom();

int randomWithSplittableRandom = splittableRandom.nextInt(min, max);

这种方法可以检查max参数是否大于min，否则会得到一个IllegalArgumentException。但是，它不能检查我们是用正数还是负数。所以，参数都可以是任何负的。此外，我们还提供了一参和零参的调用。它们的工作方式和我们之前描述的一样。

也有ints方法。这意味着我们可以很容易地获得一个int流。必须清楚，使用中可以选择一个有限的或无限的流。对于一个有限的流，我们可以设置最高最低的数字生成范围约束:

IntStream limitedIntStreamWithinARangeWithSplittableRandom = splittableRandom.ints(streamSize, min, max);

1. .5. java.security.SecureRandom

如果我们有安全敏感的应用程序，或说安全要求高的，推荐考虑使用SecureRandom。这是一个加密的强生成器。默认构造的实例不使用加密随机种子。所以，我们应该:

• ü 设置种子-但种子将是不可预测的;
• ü 设置java.util.secureRandomSeed系统属性为true;

这个类继承自java.util.Random。因此，我们可以使用上面看到的所有方法。例如，如果我们需要获取任何int值，那么可调用没有参数的nextInt:

SecureRandom secureRandom = new SecureRandom();

int randomWithSecureRandom = secureRandom.nextInt();

另一方面,如果我们需要设置范围,我们可以调用带参数的方法：

int randomWithSecureRandomWithinARange = secureRandom.nextInt(max - min) + min;

必须当心：如果参数不大于0，这种使用方法会抛出IllegalArgumentException。

2.第三方API

正如我们所看到的，Java为我们提供了许多生成随机数的类和方法。然而，还有第三方提供的API服务于此目的。我们来看看其中的一些。

2.1. org.apache.commons.math3.random.RandomDataGenerator

在Apache commons项目的commons数学库中有很多生成器。最简单，也可能最有用的就是RandomDataGenerator。它使用Well19937c(https://en.wikipedia.org/wiki/Well_equidistributed_long-period_linear)算法进行随机生成。但是，我们可以提供我们的算法实现。

让我们看看如何使用它。首先，我们必须添加依赖:

org.apache.commons

commons-math3

3.6.1

可以在Maven Central上找到commons-math3的最新版本。

导入项目后，就可以开始使用它们工作了,示例如下：

RandomDataGenerator randomDataGenerator = new RandomDataGenerator();

int randomWithRandomDataGenerator = randomDataGenerator.nextInt(min, max);

2.2. it.unimi.dsi.util.XoRoShiRo128PlusRandom

这是最快的随机数生成器实现之一。它是由米兰大学信息科学系开发的。

该库也可以在Maven中央存储库中使用。因此，让引用时可以如下添加依赖:

it.unimi.dsi

dsiutils

2.6.0

这个生成器继承自java.util.Random。但是，如果我们看一下JavaDoc，就会发现只有一种方法可以使用它——nextInt方法。最重要的是，此方法仅可用于零参数和单参数调用。其他任何调用都将直接使用java.util.Random随机方法。

例如，如想要得到一个范围内的随机数，你可以这样写:

XoRoShiRo128PlusRandom xoroRandom = new XoRoShiRo128PlusRandom();

int randomWithXoRoShiRo128PlusRandom = xoroRandom.nextInt(max - min) + min;

3.最后

通过本文，我们知道了有几种实现随机数生成的方法。然而，没有最好的方法。因此，我们应该选择最适合我们需要的。

你还知道有哪些有趣的随机数生成类，分享一下吧.