淺談Java中的幾種隨機(jī)數(shù)
眾所周知，隨機(jī)數(shù)是任何一種編程語(yǔ)言最基本的特征之一。而生成隨機(jī)數(shù)的基本方式也是相同的：產(chǎn)生一個(gè)0到1之間的隨機(jī)數(shù)。看似簡(jiǎn)單，但有時(shí)我們也會(huì)忽略了一些有趣的功能。
我們從書(shū)本上學(xué)到什么？
最明顯的，也是直觀(guān)的方式，在Java中生成隨機(jī)數(shù)只要簡(jiǎn)單的調(diào)用：
- java.lang.Math.random()
在所有其他語(yǔ)言中，生成隨機(jī)數(shù)就像是使用Math工具類(lèi)，如abs, pow, floor, sqrt和其他數(shù)學(xué)函數(shù)。大多數(shù)人通過(guò)書(shū)籍、教程和課程來(lái)了解這個(gè)類(lèi)。一個(gè)簡(jiǎn)單的例子：從0.0到1.0之間可以生成一個(gè)雙精度浮點(diǎn)數(shù)。那么通過(guò)上面的信息，開(kāi)發(fā)人員要產(chǎn)生0.0和10.0之間的雙精度浮點(diǎn)數(shù)會(huì)這樣來(lái)寫(xiě)：
- Math.random() * 10
而產(chǎn)生0和10之間的整數(shù)，則會(huì)寫(xiě)成：
- Math.round(Math.random() * 10)
進(jìn) 階
通過(guò)閱讀Math.random()的源碼，或者干脆利用IDE的自動(dòng)完成功能，開(kāi)發(fā)人員可以很容易發(fā)現(xiàn)，java.lang.Math.random()使用一個(gè)內(nèi)部的隨機(jī)生成對(duì)象 - 一個(gè)很強(qiáng)大的對(duì)象可以靈活的隨機(jī)產(chǎn)生：布爾值、所有數(shù)字類(lèi)型，甚至是高斯分布。例如：
- new java.util.Random().nextInt(10)
它有一個(gè)缺點(diǎn)，就是它是一個(gè)對(duì)象。它的方法必須是通過(guò)一個(gè)實(shí)例來(lái)調(diào)用，這意味著必須先調(diào)用它的構(gòu)造函數(shù)。如果在內(nèi)存充足的情況下，像上面的表達(dá)式是可以接受的；但內(nèi)存不足時(shí)，就會(huì)帶來(lái)問(wèn)題。
一個(gè)簡(jiǎn)單的解決方案，可以避免每次需要生成一個(gè)隨機(jī)數(shù)時(shí)創(chuàng)建一個(gè)新實(shí)例，那就是使用一個(gè)靜態(tài)類(lèi)。猜你可能想到了java.lang.Math，很好，我們就是改良java.lang.Math的初始化。雖然這個(gè)工程量低，但你也要做一些簡(jiǎn)單的單元測(cè)試來(lái)確保其不會(huì)出錯(cuò)。
假設(shè)程序需要生成一個(gè)隨機(jī)數(shù)來(lái)存儲(chǔ)，問(wèn)題就又來(lái)了。比如有時(shí)需要操作或保護(hù)種子(seed)，一個(gè)內(nèi)部數(shù)用來(lái)存儲(chǔ)狀態(tài)和計(jì)算下一個(gè)隨機(jī)數(shù)。在這些特殊情況下，共用隨機(jī)生成對(duì)象是不合適的。
并 發(fā)
在Java EE多線(xiàn)程應(yīng)用程序的環(huán)境中，隨機(jī)生成實(shí)例對(duì)象仍然可以被存儲(chǔ)在類(lèi)或其他實(shí)現(xiàn)類(lèi)，作為一個(gè)靜態(tài)屬性。幸運(yùn)的是，java.util.Random是線(xiàn)程安全的，所以不存在多個(gè)線(xiàn)程調(diào)用會(huì)破壞種子(seed)的風(fēng)險(xiǎn)。
另一個(gè)值得考慮的是多線(xiàn)程java.lang.ThreadLocal的實(shí)例。偷懶的做法是通過(guò)Java本身API實(shí)現(xiàn)單一實(shí)例，當(dāng)然你也可以確保每一個(gè)線(xiàn)程都有自己的一個(gè)實(shí)例對(duì)象。
雖然Java沒(méi)有提供一個(gè)很好的方法來(lái)管理java.util.Random的單一實(shí)例。但是，期待已久的Java 7提供了一種新的方式來(lái)產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)：
- java.util.concurrent.ThreadLocalRandom.current().nextInt(10)
這個(gè)新的API綜合了其他兩種方法的優(yōu)點(diǎn)：?jiǎn)我粚?shí)例/靜態(tài)訪(fǎng)問(wèn)，就像Math.random()一樣靈活。ThreadLocalRandom也比其他任何處理高并發(fā)的方法要更快。
經(jīng)驗(yàn)
Chris Marasti-Georg 指出:
- Math.round(Math.random() * 10)
使分布不平衡，例如：0.0 - 0.499999將四舍五入為0，而0.5至1.499999將四舍五入為1。那么如何使用舊式語(yǔ)法來(lái)實(shí)現(xiàn)正確的均衡分布，如下：
- Math.floor(Math.random() * 11）
幸運(yùn)的是，如果我們使用java.util.Random或java.util.concurrent.ThreadLocalRandom就不用擔(dān)心上述問(wèn)題了。
Java實(shí)戰(zhàn)項(xiàng)目里面介紹了一些不正確使用java.util.Random API的危害。這個(gè)教訓(xùn)告訴我們不要使用：
- Math.abs(rnd.nextInt())%n
而使用：
- rnd.nextInt(n)
英文：http://www.summa-tech.com/blog/2012/03/14/the-several-flavors-of-random-in-java/
原文鏈接：http://www.oschina.net/question/157182_45274
【編輯推薦】
