（給ImportNew加星標(biāo)，提高Java技能）

編譯：ImportNew/覃佑樺

www.baeldung.com/java-generating-random-numbers

1.引言

本文將探討用 Java 生成隨機(jī)數(shù)的不同方法。

2.Java API

Java API 提供了幾種隨機(jī)數(shù)生成方法。讓我們一起來了解一下。

2.1.java.lang.Math

Math 類中的 random 方法返回一個 [0.0, 1.0) 區(qū)間的 double 值。下面這段代碼能得到一個 min 和 max 之間的隨機(jī)數(shù)：

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

2.2.java.util.Random

Java 1.7 之前，最流行的隨機(jī)數(shù)生成方法是 nextInt。這個方法提供了帶參數(shù)和無參數(shù)兩個版本。不帶參數(shù)調(diào)用時，nextInt 會以近似相等概率返回任意 int 值，因此很可能會得到負(fù)數(shù)：

Random random = new Random(); int randomWithNextInt = random.nextInt();

如果調(diào)用 netxInt 時帶上 bound 參數(shù)，將得到預(yù)期區(qū)間內(nèi)的隨機(jī)數(shù)：

int randomWintNextIntWithinARange = random.nextInt(max - min) + min;

上面的代碼段能得到一個 [0, bound) 范圍內(nèi)的隨機(jī)數(shù)。因此 bound 參數(shù)必須大于0。否則會拋出 java.lang.IllegalArgumentException 異常。

Java 8 引入了新的 ints 方法，返回一個java.util.stream.IntStream，讓我們看看如何使用。

不帶參數(shù)的 ints方法將返回一個無限 int 流：

IntStream unlimitedIntStream = random.ints();

調(diào)用時還可以指定參數(shù)來限制流大小：

IntStream limitedIntStream = random.ints(streamSize);

當(dāng)然，也可以為生成數(shù)值設(shè)置最大值和最小值：

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

2.3.java.util.concurrent.ThreadLocalRandom

Java 1.7 中ThreadLocalRandom類提供了一種新的更高效的隨機(jī)數(shù)生成方法。與 Random 類相比有三個重要區(qū)別：

• 無需顯式初始化 ThreadLocalRandom 實例。這樣可以避免創(chuàng)建大量無用的實例，浪費垃圾收集器回收時間。

• 不能為 ThreadLocalRandom 設(shè)置隨機(jī)種子（seed），這可能會導(dǎo)致問題。如果需要設(shè)置隨機(jī)種子，應(yīng)該避免采用這種方式生成隨機(jī)數(shù)。

• Random 類在多線程時表現(xiàn)不佳。

下面讓我們看看如何使用：

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

Java 8 及更高版本提供了幾種新方法。首先，nextInt 方法有兩個變體：

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

其次，還可以使用 ints 方法：

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

2.4.java.util.SplittableRandom

Java 8 還帶來了一個快速隨機(jī)數(shù)生成器SplittableRandom類。

正如 JavaDoc 中描述的那樣，這是一個支持并行計算的隨機(jī)數(shù)生成器。值得注意的是，這個實例非線程安全。使用該類時需要當(dāng)心。

現(xiàn)在有了 nextInt 和 ints 方法。調(diào)用 nextInt 時，可以通過參數(shù)指定 top 和 bottom 范圍：

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

這樣可以檢查 max 參數(shù)是否大于 min。檢查失敗會收到一個到IllegalArgumentException。但是，這里不會進(jìn)行正數(shù)或負(fù)數(shù)檢查。因此，參數(shù)可以填寫負(fù)數(shù)。也可以在調(diào)用時使用一個參數(shù)或者不使用參數(shù)。工作方式與之前描述的相同。

這里也提供了ints方法。這意味著可以輕松得到 int流。可以選擇流數(shù)據(jù)個數(shù)有限或無限。對于有限流，可以為數(shù)字生成范圍設(shè)置 top 和 bottom：

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

2.5.java.security.SecureRandom

如果應(yīng)用程序?qū)Π踩舾?#xff0c;則應(yīng)考慮使用SecureRandom。這是一個強(qiáng)加密隨機(jī)數(shù)生成器。實例默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)不使用隨機(jī)種子。因此，我們應(yīng)該：

• 設(shè)置隨機(jī)種子：隨機(jī)種子不可預(yù)測

• 設(shè)置 java.util.secureRandomSeed 系統(tǒng)屬性為 true。

該類繼承自java.util.Random。現(xiàn)在，我們介紹了上面各種隨機(jī)數(shù)生成方法。例如，如果需要獲取任意 int 值，調(diào)用 nextInt 時可以不帶參數(shù)：

SecureRandom secureRandom = new SecureRandom(); int randomWithSecureRandom = secureRandom.nextInt();

如果需要設(shè)置隨機(jī)數(shù)生成范圍，則可以在調(diào)用時帶 bound 參數(shù)：

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

切記，如果參數(shù)小于零會拋出 IllegalArgumentException。

3.第三方 API

上文的介紹中，Java 提供了許多隨機(jī)數(shù)生成類和方法。然而，也有很多第三方 API 可以生成隨機(jī)數(shù)。

下面對其中的一些進(jìn)行介紹。

3.1.org.apache.commons.math3.random.RandomDataGenerator

Apache Commons 項目中 Commons 數(shù)學(xué)庫提供了很多生成器。最簡單，也可能最有用的是 RandomDataGenerator。它使用 Well19937c 算法生成隨機(jī)數(shù)。我們也可以自行提供隨機(jī)數(shù)算法。

讓我們看看如何使用。首先，添加依賴項：

<dependency><groupId>org.apache.commons</groupId><artifactId>commons-math3</artifactId><version>3.6.1</version> </dependency>

最新版本的 commons-math3 可以在 Maven Central 中找到。

然后開始使用：

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

3.2.it.unimi.dsi.util.XoRoShiRo128PlusRandom

這是最快的隨機(jī)數(shù)生成器之一。由米蘭大學(xué)信息科學(xué)系開發(fā)。

也可以在 Maven Central 倉庫中找到。首先，添加依賴項：

<dependency><groupId>it.unimi.dsi</groupId><artifactId>dsiutils</artifactId><version>2.6.0</version> </dependency>

該生成器繼承了 java.util.Random 類。但是，如果仔細(xì)看一下 JavaDoc，就會發(fā)現(xiàn)只有一種調(diào)用方法——通過 nextInt 生成隨機(jī)數(shù)。最重要的是，該方法只提供無參和單個參數(shù)兩種版本。其他任何調(diào)用都將直接調(diào)用 java.util.Random 方法。

例如，如果想得到某個范圍內(nèi)的隨機(jī)數(shù)，可以這樣寫：

XoRoShiRo128PlusRandom xoroRandom = new XoRoShiRo128PlusRandom(); int randomWithXoRoShiRo128PlusRandom = xoroRandom.nextInt(max - min) + min;

4.總結(jié)

生成隨機(jī)數(shù)有很多辦法，但沒有最佳方法。因此，應(yīng)當(dāng)根據(jù)需求選擇最合適的方法。

本文的完整示例可以在? GitHub ?上下載。

github.com/eugenp/tutorials/tree/master/java-numbers-3

有道無術(shù)，術(shù)可成；有術(shù)無道，止于術(shù)

歡迎大家關(guān)注Java之道公眾號

好文章，我在看??

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Java 生成随机数的 N 种方法的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。