Java如何生成随机数？要不要了解一下！

àì夳堔傛蜴生んèń 2024-03-22 10:07 34阅读 0赞

#### 目录 ####

*  前言
 *  一、Random类介绍
 *  二、Random类生成随机数
 *   *  1.生成随机数
     *  2.nextInt()方法
 *  三、使用场景
 *  四、官方提示
 *  总结

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## 前言 ##

我们在学习 Java 基础时就知道可以生成随机数，可以为我们枯燥的学习增加那么一丢丢的乐趣。本文就来介绍 Java 随机数。

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## 一、Random类介绍 ##

在 Java 中使用 `Random` 工具类来生成随机数，该类在 `java.util` 包下，在 JDK1.0 版本就存在了。`Random` 单词本身就是随机、随意、任意的意思。`Random` 是一个普通类，所以在使用时需要创建 `Random` 对象，在调用其提供的方法。

public class Random implements java.io.Serializable {
        }

`Random` 类提供了诸多方法，如下图：  
![Random类中方法][Random]

## 二、Random类生成随机数 ##

### 1.生成随机数 ###

在 Java 中，可以使用 `java.util.Random` 类来生成随机数。 `Random` 类提供了多个方法来生成不同种类的随机数，例如 `nextInt()`、`nextDouble()` 等。

我们这里演示如何生成一个介于0到9之间的随机整数：

import java.util.Random;
    
    public class RandomTest {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            // 创建Random实例
            Random random = new Random();
            // 生成0到9之间的随机数
            int randomNum = random.nextInt(10); 
            System.out.println(randomNum);
        }
    }

在上面的示例代码中，首先创建了一个 `Random` 对象，然后使用 `nextInt()` 方法生成一个介于0到9之间的随机整数，并将结果打印到控制台上。

### 2.nextInt()方法 ###

`nextInt(int bound)` 方法是 `Random` 类的一个实例方法，**它用于生成一个介于0（包括0）和指定值（不包括该值）之间的随机整数。**

我们之前使用 `nextInt(int bound)` 方法生成 0-9 之间的随机数：

Random random = new Random();
    int randomNum = random.nextInt(10);
    System.out.println(randomNum);

代码中使用 `Random` 类的默认构造函数创建一个随机数生成器对象，然后调用 `nextInt(int bound)` 方法**生成介于 0（包括 0）和 10（不包括 10）之间的随机整数**（多次提及且加粗），最后将结果存储到 `randomNum` 变量中并打印到控制台上。

这个方法的实现原理是根据随机数生成器的内部状态生成随机数。如果指定的 `bound` 参数是正数，则生成的随机数即为 0 到 `bound` 之间的某个整数。如果 `bound` 是负数或者 0，则会抛出 `IllegalArgumentException` 异常。需要注意的是，生成的随机数是伪随机数，其实际上是一个确定性的函数，但是它的表现看上去是随机的。

对于 `Random.nextInt(int bound)` 方法，需要特别注意 `bound` 参数的取值范围。如果生成的随机数不是 0 到 `bound` 之间，那么就可能会对一些应用产生负面影响，比如在密码学应用中可能会导致漏洞。因此，在使用该方法时，需要仔细检查 `bound` 参数的取值范围，并对其进行适当的限制。

那么除了 `nextInt()` 方法，还有 `nextLong()`、`nextBoolean()`、`nextFloat()`、`nextDouble()` 等。

## 三、使用场景 ##

Java 随机数生成器可以在很多场景下使用，比如在游戏开发中，可以随机生成怪物、地图、道具等；如果涉及密码，可以在加密过程中需要生成随机数，如在生成密钥的时候生成长度随机的盐值；也可以进行测试和演练：可以使用随机数生成器来生产测试数据、观测数据等等；

总之，随机数的使用非常广泛，任何需要模拟随机的场景都可以使用 Java 提供的随机数生成器生成随机数。

我们大都有选择困难症，比如不知道午饭吃什么？很头疼！那就让上天来决定吧！我们使用 Java 随机数来随意抽取或是决定午饭。

import java.util.Random;
    
    public class RandomLunch {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            String[] foods = {
        "汉堡", "炸鸡", "披萨", "烤肉", "牛肉面", "米线", "酸菜鱼", "煲仔饭", "火锅", "小笼包"}; //可以选择的午餐品种
            Random random = new Random();
            int index = random.nextInt(foods.length); // 生成0到可选菜品数量之间的一个随机整数
            String lunch = foods[index]; // 根据随机数选定菜品
            System.out.println("午饭吃" + lunch);
        }
    }

上面的代码中，首先定义了一个数组中，存储了可以选择的午餐品种。然后使用 `java.util.Random` 类创建一个随机数生成器对象，使用 `nextInt(int bound)` 方法生成一个介于 0 和可选菜品数量之间的随机数。最后，使用这个随机数从菜品数组中选择一个菜品，将其存储到字符串变量 `lunch` 中，并输出午餐的选择结果。

在实际开发中，可以将类似的代码集成到提供菜品选择功能的系统中，方便办公室的小伙伴们快速决定午餐。

## 四、官方提示 ##

`java.util.Random` 的实例是线程安全的。但是，跨线程并发使用同一个 `java.util.Random` 实例可能会遇到争用，从而导致性能下降。考虑在多线程设计中使用 `java.util.concurrent.ThreadLocalRandom`。

`java.util.Random` 的实例不是加密安全的。请考虑使用 `java.security.SecureRandom` 来获得加密安全的伪随机数生成器，以供对安全性敏感的应用程序使用。

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## 总结 ##

Java 随机数的使用场景还是很多的，所以我们要对其进行掌握，本文对 Java 生成随机数的类 `Random` 进行了简单介绍，如果想深入了解，要查看其源码，去实操，去探究。

[Random]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/22/3d6fd169835e4b40881027d6eb4e523f.png