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Java如何简单生成随机数？

admin
后端开发
2025-06-12
4370

Java使用RandomAccessFile类实现文件随机写入，通过seek()方法定位文件指针到指定位置，再调用write()方法写入数据，写入会覆盖当前位置的原有内容，支持字节、数组等多种数据类型写入。

Math.random()：基础随机数生成

原理
静态方法 Math.random() 返回 [0.0, 1.0) 之间的 double 值，底层基于 java.util.Random 实现。
适用场景
简单场景（如快速原型、非关键性随机值）。
代码示例

// 生成 [0, 100) 的整数
int num = (int) (Math.random() * 100);
// 生成 [10, 20) 的浮点数
double decimal = 10 + Math.random() * 10;

注意

线程安全但性能一般
无法设置随机种子（可复现性差）

java.util.Random：灵活可控的随机数

原理
通过伪随机数算法（线性同余）生成整数、浮点数或布尔值。
适用场景
单线程环境下的通用随机需求（如模拟数据）。
代码示例

Java如何简单生成随机数？第1张

Random random = new Random();
// 生成 [0, 100) 的整数
int num = random.nextInt(100);
// 生成 [-50, 50) 的整数
int rangeNum = random.nextInt(100) - 50;
// 设置种子（可复现结果）
Random seededRandom = new Random(12345);

优点

支持种子（可复现测试）
提供多种数据类型（nextBoolean(), nextDouble()）
缺点
多线程下性能瓶颈（需同步锁）

ThreadLocalRandom：高并发优化

原理
为每个线程分配独立随机数生成器，避免资源竞争。
适用场景
多线程高并发场景（如服务器端批量任务）。
代码示例

// 生成 [1, 100] 的整数
int num = ThreadLocalRandom.current().nextInt(1, 101);
// 生成高斯分布随机值
double gaussian = ThreadLocalRandom.current().nextGaussian();

优点

线程间无竞争（性能提升显著）
无需显式初始化
注意
Java 7+ 支持
不可设置全局种子（每个线程独立种子）

SecureRandom：密码学安全随机数

原理
基于操作系统熵源（如硬件噪声）生成不可预测的随机数，符合 FIPS 140-2 安全标准。
适用场景
安全敏感操作（如令牌生成、加密密钥）。
代码示例

SecureRandom secureRandom = new SecureRandom();
// 生成20字节的安全随机数
byte[] bytes = new byte[20];
secureRandom.nextBytes(bytes);
// 生成大范围整数（0 到 2^48-1）
long secureLong = secureRandom.nextLong() & 0xFFFFFFFFFFFFL;

优点

抗预测攻击（适用于密码学）
支持多种算法（如 NativePRNG、SHA1PRNG）
缺点
性能较低（比 Random 慢 10-50 倍）
初始化可能阻塞（等待系统熵）

方法对比与选型建议

方法	线程安全	性能
`Math.random()`	简单快速生成
`Random`	（需同步）	单线程可控随机
`ThreadLocalRandom`	高并发、多线程任务
`SecureRandom`	加密、令牌、密钥生成