浅谈Java中的几种随机数

     <p>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。</p>    <h4><span style="font-size:18px;">我们从书本上学到什么？</span></h4>    <p>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：</p>    <pre>java.lang.Math.random()</pre>    <p>在所有其他语言中，生成随机数就像是使用<a href="/misc/goto?guid=4958334049883223544" rel="nofollow">Math</a>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：</p>    <pre>Math.random() * 10</pre>    <p>而产生0和10之间的整数，则会写成：</p>    <pre>Math.round(Math.random() * 10)</pre>    <h4><span style="font-size:18px;">进阶</span></h4>    <p>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：</p>    <pre>new java.util.Random().nextInt(10)</pre>    <p>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。</p>    <p>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。</p>    <p>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。</p>    <h4><span style="font-size:18px;">并发</span></h4>    <p>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，<a href="/misc/goto?guid=4958334050674785759" rel="nofollow">java.util.Random</a>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。</p>    <p>另一个值得考虑的是多线程<a href="/misc/goto?guid=4958334051467095260" rel="nofollow">java.lang.ThreadLocal</a>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。</p>    <p>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<a href="/misc/goto?guid=4958334052267464031" rel="nofollow">Java 7</a>提供了一种新的方式来产生随机数：</p>    <pre>java.util.concurrent.ThreadLocalRandom.current().nextInt(10)</pre>    <p>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。<a href="/misc/goto?guid=4958334053063650259" rel="nofollow">ThreadLocalRandom</a>也比其他任何处理高并发的方法要更快。</p>    <h4><strong><span style="font-size:18px;">经验</span><br /> </strong></h4>    <p>Chris Marasti-Georg 指出:</p>    <pre>Math.round(Math.random() * 10)</pre>    <p>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：</p>    <pre>Math.floor(Math.random() * 11）</pre>    <p>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。<br /> <br /> 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：</p>    <pre>Math.abs(rnd.nextInt())%n</pre>    <p>而使用：</p>    <pre>rnd.nextInt(n)</pre>    <p><br /> </p>    <p><a href="/misc/goto?guid=4958334053856507805" rel="nofollow" target="_blank">原文链接</a>, OSChina.NET原创翻译</p>