Java 生成随机数的 N 种方法 |
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(给ImportNew加星标,提高Java技能) 编译:ImportNew/覃佑桦 www.baeldung.com/java-generating-random-numbers 1.引言 本文将探讨用 Java 生成随机数的不同方法。 2.Java API Java API 提供了几种随机数生成方法。让我们一起来了解一下。 2.1.java.lang.Math Math 类中的 random 方法返回一个 [0.0, 1.0) 区间的 double 值。下面这段代码能得到一个 min 和 max 之间的随机数: int randomWithMathRandom = (int) ((Math.random() * (max - min)) + min);2.2.java.util.Random Java 1.7 之前,最流行的随机数生成方法是 nextInt。这个方法提供了带参数和无参数两个版本。不带参数调用时,nextInt 会以近似相等概率返回任意 int 值,因此很可能会得到负数: Random random = new Random(); int randomWithNextInt = random.nextInt();如果调用 netxInt 时带上 bound 参数,将得到预期区间内的随机数: int randomWintNextIntWithinARange = random.nextInt(max - min) + min;上面的代码段能得到一个 [0, bound) 范围内的随机数。因此 bound 参数必须大于0。否则会抛出 java.lang.IllegalArgumentException 异常。 Java 8 引入了新的 ints 方法,返回一个java.util.stream.IntStream,让我们看看如何使用。 不带参数的 ints方法将返回一个无限 int 流: IntStream unlimitedIntStream = random.ints();调用时还可以指定参数来限制流大小: IntStream limitedIntStream = random.ints(streamSize);当然,也可以为生成数值设置最大值和最小值: IntStream limitedIntStreamWithinARange = random.ints(streamSize, min, max);2.3.java.util.concurrent.ThreadLocalRandom Java 1.7 中ThreadLocalRandom类提供了一种新的更高效的随机数生成方法。与 Random 类相比有三个重要区别: 无需显式初始化 ThreadLocalRandom 实例。这样可以避免创建大量无用的实例,浪费垃圾收集器回收时间。 不能为 ThreadLocalRandom 设置随机种子(seed),这可能会导致问题。如果需要设置随机种子,应该避免采用这种方式生成随机数。 Random 类在多线程时表现不佳。 下面让我们看看如何使用: int randomWithThreadLocalRandomInARange = ThreadLocalRandom.current().nextInt(min, max);Java 8 及更高版本提供了几种新方法。首先,nextInt 方法有两个变体: int randomWithThreadLocalRandom = ThreadLocalRandom.current().nextInt(); int randomWithThreadLocalRandomFromZero = ThreadLocalRandom.current().nextInt(max);其次,还可以使用 ints 方法: IntStream streamWithThreadLocalRandom = ThreadLocalRandom.current().ints();2.4.java.util.SplittableRandom Java 8 还带来了一个快速随机数生成器SplittableRandom类。 正如 JavaDoc 中描述的那样,这是一个支持并行计算的随机数生成器。值得注意的是,这个实例非线程安全。使用该类时需要当心。 现在有了 nextInt 和 ints 方法。调用 nextInt 时,可以通过参数指定 top 和 bottom 范围: SplittableRandom splittableRandom = new SplittableRandom(); int randomWithSplittableRandom = splittableRandom.nextInt(min, max);这样可以检查 max 参数是否大于 min。检查失败会收到一个到IllegalArgumentException。但是,这里不会进行正数或负数检查。因此,参数可以填写负数。也可以在调用时使用一个参数或者不使用参数。工作方式与之前描述的相同。 这里也提供了ints方法。这意味着可以轻松得到 int流。可以选择流数据个数有限或无限。对于有限流,可以为数字生成范围设置 top 和 bottom: IntStream limitedIntStreamWithinARangeWithSplittableRandom = splittableRandom.ints(streamSize, min, max);2.5.java.security.SecureRandom 如果应用程序对安全敏感,则应考虑使用SecureRandom。这是一个强加密随机数生成器。实例默认构造函数不使用随机种子。因此,我们应该: 设置随机种子:随机种子不可预测 设置 java.util.secureRandomSeed 系统属性为 true。 该类继承自java.util.Random。现在,我们介绍了上面各种随机数生成方法。例如,如果需要获取任意 int 值,调用 nextInt 时可以不带参数: SecureRandom secureRandom = new SecureRandom(); int randomWithSecureRandom = secureRandom.nextInt();如果需要设置随机数生成范围,则可以在调用时带 bound 参数: int randomWithSecureRandomWithinARange = secureRandom.nextInt(max - min) + min;切记,如果参数小于零会抛出 IllegalArgumentException。 3.第三方 API 上文的介绍中,Java 提供了许多随机数生成类和方法。然而,也有很多第三方 API 可以生成随机数。 下面对其中的一些进行介绍。 3.1.org.apache.commons.math3.random.RandomDataGenerator Apache Commons 项目中 Commons 数学库提供了很多生成器。最简单,也可能最有用的是 RandomDataGenerator。它使用 Well19937c 算法生成随机数。我们也可以自行提供随机数算法。 让我们看看如何使用。首先,添加依赖项: org.apache.commons commons-math3 3.6.1最新版本的 commons-math3 可以在 Maven Central 中找到。 然后开始使用: RandomDataGenerator randomDataGenerator = new RandomDataGenerator(); int randomWithRandomDataGenerator = randomDataGenerator.nextInt(min, max);3.2.it.unimi.dsi.util.XoRoShiRo128PlusRandom 这是最快的随机数生成器之一。由米兰大学信息科学系开发。 也可以在 Maven Central 仓库中找到。首先,添加依赖项: it.unimi.dsi dsiutils 2.6.0该生成器继承了 java.util.Random 类。但是,如果仔细看一下 JavaDoc,就会发现只有一种调用方法——通过 nextInt 生成随机数。最重要的是,该方法只提供无参和单个参数两种版本。其他任何调用都将直接调用 java.util.Random 方法。 例如,如果想得到某个范围内的随机数,可以这样写: XoRoShiRo128PlusRandom xoroRandom = new XoRoShiRo128PlusRandom(); int randomWithXoRoShiRo128PlusRandom = xoroRandom.nextInt(max - min) + min;4.总结 生成随机数有很多办法,但没有最佳方法。因此,应当根据需求选择最合适的方法。 本文的完整示例可以在 GitHub 上下载。 github.com/eugenp/tutorials/tree/master/java-numbers-3 有道无术,术可成;有术无道,止于术 欢迎大家关注Java之道公众号 好文章,我在看❤️ |
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