Java生成随机数的4种方式

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。

// //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：

SHA1PRNG 算法，提供者 sun.security.provider.SecureRandom；
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);}