java随机数

众所周知，随机数是任何一种编程语言最基本的特征之一。而生成随机数的基本方式也是相同的：产生一个0到1之间的随机数。看似简单，但有时我们也会忽略了一些有趣的功能。 我们从书本上学到什么？ 最明显的，也是直观的方式，在Java中生成随机数只要简单的调用： 1.java.lang.Math.random() 在所有其他语言中，生成随机数就像是使用Math工具类，如abs, pow, floor, sqrt和其他数学函数。大多数人通过书籍、教程和课程来了解这个类。一个简单的例子：从0.0到1.0之间可以生成一个双精度浮点数。那么通过上面的信息，开发人员要产生0.0和10.0之间的双精度浮点数会这样来写： 1.Math.random() * 10 而产生0和10之间的整数，则会写成： 1.Math.round(Math.random() * 10) 进阶 通过阅读Math.random()的源码，或者干脆利用IDE的自动完成功能，开发人员可以很容易发现，java.lang.Math.random()使用一个内部的随机生成对象 - 一个很强大的对象可以灵活的随机产生：布尔值、所有数字类型，甚至是高斯分布。例如： 1.new java.util.Random().nextInt(10) 它有一个缺点，就是它是一个对象。它的方法必须是通过一个实例来调用，这意味着必须先调用它的构造函数。如果在内存充足的情况下，像上面的表达式是可以接受的；但内存不足时，就会带来问题。 一个简单的解决方案，可以避免每次需要生成一个随机数时创建一个新实例，那就是使用一个静态类。猜你可能想到了java.lang.Math，很好，我们就是改良java.lang.Math的初始化。虽然这个工程量低，但你也要做一些简单的单元测试来确保其不会出错。 假设程序需要生成一个随机数来存储，问题就又来了。比如有时需要操作或保护种子(seed)，一个内部数用来存储状态和计算下一个随机数。在这些特殊情况下，共用随机生成对象是不合适的。 并发 在Java EE多线程应用程序的环境中，随机生成实例对象仍然可以被存储在类或其他实现类，作为一个静态属性。幸运的是，java.util.Random是线程安全的，所以不存在多个线程调用会破坏种子(seed)的风险。 另一个值得考虑的是多线程java.lang.ThreadLocal的实例。偷懒的做法是通过Java本身API实现单一实例，当然你也可以确保每一个线程都有自己的一个实例对象。 虽然Java没有提供一个很好的方法来管理java.util.Random的单一实例。但是，期待已久的Java 7提供了一种新的方式来产生随机数： 1.java.util.concurrent.ThreadLocalRandom.current().nextInt(10) 这个新的API综合了其他两种方法的优点：单一实例/静态访问，就像Math.random()一样灵活。ThreadLocalRandom也比其他任何处理高并发的方法要更快。 经验 Chris Marasti-Georg 指出: 1.Math.round(Math.random() * 10) 使分布不平衡，例如：0.0 - 0.499999将四舍五入为0，而0.5至1.499999将四舍五入为1。那么如何使用旧式语法来实现正确的均衡分布，如下： 1.Math.floor(Math.random() * 11） 幸运的是，如果我们使用java.util.Random或java.util.concurrent.ThreadLocalRandom就不用担心上述问题了。 Java实战项目里面介绍了一些不正确使用java.util.Random API的危害。这个教训告诉我们不要使用： 1.Math.abs(rnd.nextInt())%n 而使用： 1.rnd.nextInt(n) ### Java随机数生成详解 #### 引言 在软件开发领域，随机数生成是一项非常基础且重要的功能。尤其是在游戏开发、密码学、统计模拟等领域，随机数的应用无处不在。Java作为一门广泛应用的编程语言，提供了多种生成随机数的方式。本文将深入探讨Java中的随机数生成机制，并对各种方法进行对比分析。 #### Java随机数生成概述 Java提供两种主要的方式来生成随机数：`java.lang.Math.random()` 和 `java.util.Random` 类。这两种方法各有优劣，适用于不同的场景。 #### Math.random() `Math.random()` 是一个简单易用的方法，用于生成一个介于0（含）到1（不含）之间的`double`类型的随机数。此方法非常适合于简单的随机数需求场景。 **示例：** - 生成一个介于0.0到10.0之间的双精度浮点数：`Math.random() * 10` - 生成一个介于0到10之间的整数：`Math.round(Math.random() * 10)` **注意事项：** - 使用 `Math.round(Math.random() * 10)` 来生成整数可能会导致分布不均匀的问题。这是因为`Math.round()`会将0.0到0.499999的范围内的值向下取整为0，而0.5到1.499999的范围内的值则会向上取整为1。为了避免这个问题，建议使用 `Math.floor(Math.random() * 11)` 来生成介于0到10之间的整数。 #### java.util.Random `java.util.Random` 类提供了更高级的随机数生成功能。相比 `Math.random()`，它可以生成各种类型的随机数，包括布尔值、整型、长整型等。此外，它还支持高斯分布。 **示例：** - 生成一个介于0到10之间的随机整数：`new java.util.Random().nextInt(10)` **优点：** - 更广泛的适用性。 - 支持更多的数据类型。 - 提供更丰富的功能，如高斯分布。 **缺点：** - 需要实例化一个 `java.util.Random` 对象才能使用，这在内存资源有限的环境下可能是个问题。 - 不是线程安全的，如果多个线程共享一个 `java.util.Random` 实例可能会出现问题。 #### 并发环境下的随机数生成 在多线程环境下，如果多个线程共享同一个 `java.util.Random` 实例，可能会出现线程安全问题。Java 7引入了 `java.util.concurrent.ThreadLocalRandom` 类，它专门为多线程环境设计，提供了一个线程局部的随机数生成器。 **示例：** - 生成一个介于0到10之间的随机整数：`java.util.concurrent.ThreadLocalRandom.current().nextInt(10)` **优点：** - 提供了更好的性能，尤其是在高并发环境下。 - 线程安全，无需担心多个线程间的干扰。 - 与 `Math.random()` 类似，可以通过静态方法访问。 #### 总结 Java提供了多种生成随机数的方法，每种方法都有其适用的场景。对于简单的应用来说，`Math.random()` 就足够用了。如果需要更复杂的功能或在并发环境下工作，则应考虑使用 `java.util.Random` 或 `java.util.concurrent.ThreadLocalRandom`。理解这些方法的差异可以帮助开发者选择最合适的技术方案，以满足具体项目的需求。