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随机数介绍

在程序开发中，我们经常会用到随机数。譬如数字签名、数据加密、以及一些取样的场景下。但需要注意的是，许多开发语言API 所提供的随机函数并非真正意义上的随机，而是伪随机，至于原因，本文最后会进行解释。

jdk中Random类

jdk中提供了Random类供我们使用

// within int range

System.out.println(new Random().nextInt());

// [0,23)

System.out.println(new Random().nextInt(23));

// [0.0,1.0)

System.out.println(new Random().nextDouble());

// [0.0,1.0)

System.out.println(new Random().nextDouble());

// generate true or false with equal probability

System.out.println(new Random().nextBoolean());

种子

值得注意的是Random类中提供了另外一个带参构造函数 Random(long seed)

我们输入下面代码

Random random1 = new Random(23);

for (int i = 0; i < 5; i++) {

System.out.println(random1.nextInt());

}

Random random2 = new Random(23);

for (int i = 0; i < 5; i++) {

System.out.println(random2.nextInt());

}

某次结果如下

-1150482841

1434614297

156591366

825130495

960144037

-------------

-1150482841

1434614297

156591366

825130495

960144037

有读者可能感到困惑，为什么两个Random 独立生成出的数字序列完全相同，对，不必疑惑!即使生成10000次，他们生成的随机数序列也完全相同! 这也是本文开头所说的伪随机。

大部分的开发语言中，随机数产生都采用了线性同余法

数学表达式如下

X(n+1) = (a * X(n) + c) % m

所以，随机数值是其实是通过公式算出来的。当你在构造不同的Random类时传入了相同的种子(Seed)时候，必然会得到相同的数字序列!

我们观察下jdk产生随机数的核心函数：

protected int next(int bits) {

long oldseed, nextseed;

AtomicLong seed = this.seed;

do {

oldseed = seed.get();

nextseed = (oldseed * multiplier + addend) & mask;

} while (!seed.compareAndSet(oldseed, nextseed));

return (int)(nextseed >>> (48 - bits));

}

其中(oldseed * multiplier + addend) & mask就是采用了线性同余法。只不过jdk开发者进行了一些处理而已。 而我们使用无参构造函数时，会默认使用时间作为种子，所以，即使定义了若干Random 类，他们产生的随机数序列也不会相同。 好了，今天学习就到这里，下次我们讲讲 Apache Commons Lang 中的 RandomUtils类