Java Random 随机数

Java 里获取随机数的几种方式

在 Java 中，获取随机数广义上有三种途径：

1. 用 System.currentTimeMillis() 拿到当前时间的毫秒数，当作一个"看起来随机"的数字。
2. 用 Math.random()，返回一个 [0, 1) 之间均匀分布的 double 值。
3. 用 java.util.Random 类，功能更完整的专业随机数工具类。

Math.random() 内部其实也是委托给一个 java.util.Random 实例（每个类第一次调用时惰性初始化一个内部单例），所以第 2、3 种本质上是同一套实现。

java.util.Random 的用法

Random 有两种构造方法：

• Random()：用当前时间 System.currentTimeMillis() 作为种子（seed）。
• Random(long seed)：用指定的 seed 初始化。

产生 Random 对象后，调用 nextInt()、nextLong()、nextFloat()、nextDouble()、nextBoolean()、nextGaussian()（返回符合高斯/正态分布的 double）等方法获得不同类型的随机数。

如果两个 Random 对象用相同的种子、并且以相同的顺序调用相同的方法，它们返回的值会完全相同——因为随机数序列完全由种子和内部算法决定：

import java.util.Random;

public class TestRandom {
    public static void main(String[] args) {
        Random random1 = new Random(100);
        System.out.println(random1.nextInt());
        System.out.println(random1.nextFloat());
        System.out.println(random1.nextBoolean());

        Random random2 = new Random(100);
        System.out.println(random2.nextInt()); // 和 random1 完全一样
        System.out.println(random2.nextFloat());
        System.out.println(random2.nextBoolean());
    }
}

指定范围内的随机数，可以用取模运算符 %（配合 Math.abs 避免负数）：

Random random = new Random();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
    System.out.println(Math.abs(random.nextInt()) % 10);
}

或者用 Math.random() 配合四则运算，生成 [min, max] 之间的整数：

long min = 1000;
long max = 9999;
long value = Math.round(Math.random() * (max - min) + min);

java.util.Random 内部用的是什么算法

java.util.Random 不是 Mersenne Twister，也不是 Xorshift 伪随机数算法 ，而是一种线性同余法（LCG，Linear Congruential Generator）——历史最悠久、实现最简单的一类伪随机数算法。

java.util.Random 的具体递推公式（源码里可以直接看到）：

seed = (seed * 0x5DEECE66DL + 0xBL) & ((1L << 48) - 1);

也就是经典 LCG 的形式 seed = (a * seed + c) mod m，其中乘数 a = 0x5DEECE66D、增量 c = 0xB、模数 m = 2^48（用 48 位掩码实现取模）。这几个常数不是随便选的，来自 Knuth《The Art of Computer Programming》里给出的一组已知能让周期达到最大值 2^48 的参数——只要种子非零，序列要循环 2^48 次才会重复。Random(long seed) 构造方法会先对传入的种子做一次 scramble（和 0x5DEECE66DL 异或），避免用户传入的种子直接暴露在内部状态里。

nextInt() 等方法在这个 48 位种子的基础上，取高位的若干比特转换成目标类型（比如 nextInt() 取高 32 位）。

这个算法速度快、实现简单，但周期短（2^48）、随机质量一般，不能用于密码学场景（java.security.SecureRandom 才是密码学安全的随机数生成器）。要更长周期、更好统计质量的伪随机数，通常会选 Mersenne Twister 随机数算法——但 Java 标准库的 Random 从 JDK 1.0 就是 LCG，出于兼容性至今没有换过实现（Random(long seed) + 相同调用序列必须能复现完全相同的结果，这是公开文档承诺的行为，换算法就是破坏兼容性）。

参考

• JAVA产生指定范围的随机数 - CSDN

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