java随机数

一.Math.random()

产生的随机数是 0 - 1 之间的一个 double，即 0 <= random <= 1。

        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            System.out.println(Math.random());
        }

 实现原理：

When this method is first called, it creates a single new pseudorandom-number generator, exactly as if by the expression new java.util.Random()，This new pseudorandom-number generator is used thereafter for all calls to this method and is used nowhere else.

当第一次调用 Math.random() 方法时，自动创建了一个伪随机数生成器，实际上用的是 new java.util.Random()。当接下来继续调用 Math.random() 方法时，就会使用这个新的伪随机数生成器。

    public static double random() {
        return RandomNumberGeneratorHolder.randomNumberGenerator.nextDouble();
    }

    private static final class RandomNumberGeneratorHolder {
        static final Random randomNumberGenerator = new Random();
    }

* <p>This method is properly synchronized to allow correct use by
* more than one thread. However, if many threads need to generate
* pseudorandom numbers at a great rate, it may reduce contention
* for each thread to have its own pseudorandom-number generator.

在多线程情况下，只有一个线程会负责创建伪随机数生成器（使用当前时间作为种子），其他线程则利用该伪随机数生成器产生随机数。

因此 Math.random() 方法是线程安全的。

二.java.util.Random 工具类

在java.util这个包里面提供了一个Random的类，我们可以新建一个Random的对象来产生随机数，他可以产生随机整数、随机float、随机double，随机long，这个也是我们在j2me的程序里经常用的一个取随机数的方法。

查看javadoc

 * An instance of this class is used to generate a stream of
 * pseudorandom numbers. The class uses a 48-bit seed, which is
 * modified using a linear congruential formula. (See Donald Knuth,
 * <i>The Art of Computer Programming, Volume 2</i>, Section 3.2.1.)

基本算法：linear congruential pseudorandom number generator (LGC) 线性同余法伪随机数生成器

缺点：可预测

An attacker will simply compute the seed from the output values observed. This takes significantly less time than 2^48 in the case of java.util.Random.
从输出中可以很容易计算出种子值。
It is shown that you can predict future Random outputs observing only two(!) output values in time roughly 2^16.
因此可以预测出下一个输出的随机数。
You should never use an LCG for security-critical purposes.
在注重信息安全的应用中，不要使用 LCG 算法生成随机数，请使用 SecureRandom。

 

Random类提供的方法：API

• nextBoolean() - 返回均匀分布的 true 或者 false
• nextBytes(byte[] bytes)
• nextDouble() - 返回 0.0 到 1.0 之间的均匀分布的 double
• nextFloat() - 返回 0.0 到 1.0 之间的均匀分布的 float
• nextGaussian()- 返回 0.0 到 1.0 之间的高斯分布（即正态分布）的 double
• nextInt() - 返回均匀分布的 int
• nextInt(int n) - 返回 0 到 n 之间的均匀分布的 int （包括 0，不包括 n）
• nextLong() - 返回均匀分布的 long
• setSeed(long seed) - 设置种子

java.util.Random类有两种方式构建方式：

1. 带种子
2. 不带种子（类默认使用当前系统时钟作为种子）

只要种子一样，产生的随机数也一样： 因为种子确定，随机数算法也确定，因此输出是确定的

        Random random1 = new Random(10000);
        Random random2 = new Random(10000);
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            System.out.println(random1.nextInt() + " = " + random2.nextInt());
        }

三.java.util.concurrent.ThreadLocalRandom工具类

ThreadLocalRandom 是 JDK 7 之后提供，也是继承至 java.util.Random。

每一个线程有一个独立的随机数生成器，用于并发产生随机数，能够解决多个线程发生的竞争争夺。效率更高！

ThreadLocalRandom 不是直接用 new 实例化，而是第一次使用其静态方法 current() 得到 ThreadLocal<ThreadLocalRandom> 实例，然后调用 java.util.Random 类提供的方法获得各种随机数

    class MyThread extends Thread {
        @Override
        public void run() {
            for (int i = 0; i < 2; i++) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": " + ThreadLocalRandom.current().nextDouble());
            }
        }
    }

四.java.Security.SecureRandom

也是继承至 java.util.RandomInstances of java.util.Random are not cryptographically secure. Consider instead using SecureRandom to get a cryptographically secure pseudo-random number generator for use by security-sensitive applications.

SecureRandom takes Random Data from your os (they can be interval between keystrokes etc - most os collect these data store them in files - /dev/random and /dev/urandom in case of linux/solaris) and uses that as the seed.
操作系统收集了一些随机事件，比如鼠标点击，键盘点击等等，SecureRandom 使用这些随机事件作为种子。

• SecureRandom 提供加密的强随机数生成器 (RNG)，要求种子必须是不可预知的，产生非确定性输出。
• SecureRandom 也提供了与实现无关的算法，因此，调用方（应用程序代码）会请求特定的 RNG 算法并将它传回到该算法的 SecureRandom 对象中。

如果仅指定算法名称，如下所示：

SecureRandom random = SecureRandom.getInstance("SHA1PRNG");

如果既指定了算法名称又指定了包提供程序，如下所示：

SecureRandom random = SecureRandom.getInstance("SHA1PRNG", "SUN");

        SecureRandom ng = SecureRandom.getInstance("SHA1PRNG");

        byte[] randomBytes = new byte[16];
        ng.nextBytes(randomBytes);
        System.out.println(randomBytes);

        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println(ng.nextInt());
        }

在使用SecureRandom的时候可以设置熵池策略，如果设置不对，可能造成一些问题

jdbc连接oracle Connection reset异常

springboot应用连接oracle数据库报错connection reset；errorcode 17002 state 08006

Java 随机数 Random VS SecureRandom 

JVM上的随机数与熵池策略