Java 随机数总结
随机数在实际中使用很广泛，比如要随即生成一个固定长度的字符串、数字。或者随即生成一个不定长度的数字、或者进行一个模拟的随机选择等等。Java提供了最基本的工具，可以帮助开发者来实现这一切。
一、Java随机数的产生方式
在Java中，随机数的概念从广义上将，有三种。
(1)、通过System.currentTimeMillis()来获取一个当前时间毫秒数的long型数字。
(2)、通过Math.random()返回带正号的 double 值，该值大于等于 0.0 且小于 1.0。返回值是一个伪随机选择的数，在该范围内（近似）均匀分布。
(3)、通过Random类来产生一个随机数，这个是专业的Random工具类，功能强大。
二、Random类API说明
1、Java API说明
Random类的实例用于生成伪随机数流。此类使用 48 位的种子，使用线性同余公式对其进行修改（请参阅 Donald Knuth 的《The Art of Computer Programming, Volume 2》，第 3.2.1 节）。
如果用相同的种子创建两个 Random 实例，则对每个实例进行相同的方法调用序列，它们将生成并返回相同的数字序列。为了保证属性的实现，为类 Random 指定了特定的算法。
2、方法摘要
protected int next(int bits) //生成下一个伪随机数。
boolean nextBoolean() //返回下一个伪随机数，它是从此随机数生成器的序列中取出的、均匀分布的 boolean 值。
void nextBytes(byte[] bytes) //生成随机字节并将其置于用户提供的字节数组中。
double nextDouble() //返回下一个伪随机数，它是从此随机数生成器的序列中取出的、在 0.0 和 1.0之间均匀分布的 double 值。
float nextFloat() //返回下一个伪随机数，它是从此随机数生成器的序列中取出的、在 0.0 和 1.0 之间均匀分布的 float 值。
double nextGaussian() //返回下一个伪随机数，它是从此随机数生成器的序列中取出的、呈高斯（“正常地”）分布的 double 值，其平均值是 0.0，标准偏差是 1.0。
int nextInt() //返回下一个伪随机数，它是此随机数生成器的序列中均匀分布的 int 值。
int nextInt(int n) //返回一个伪随机数，它是从此随机数生成器的序列中取出的、在 0（包括）和指定值（不包括）之间均匀分布的 int值。
long nextLong() //返回下一个伪随机数，它是从此随机数生成器的序列中取出的、均匀分布的 long 值。
void setSeed(long seed) //使用单个 long 种子设置此随机数生成器的种子。
三、Random类使用说明
1、带种子与不带种子的区别
Random类使用的根本策略分为带种子和不带种子的Random的实例。通俗说，两者的区别是：
(1)、带种子的，每次运行生成的结果都是一样的。
(2)、不带种子的，每次运行生成的都是随机的，没有规律可言。
创建不带种子的Random对象
Random rd = new Random();
rd.next(); //产生的随机数每次都无序，范围在int的表达范围之内(正负数)。
rd.next(X); //产生的随机数每次都无序，范围在0-X(X只能为正数)之间
创建带种子的Random对象，有两种方法：
(1) Random rd = new Random(X); //这两种方式创建的效果完全相同
(2) Random rd = new Random();
rd.setSeed(X); //产生的随机数每次都一样，范围在int的表达范围之内(正负数)。
五、综合应用
下面通过最近写的一个随机数工具类来展示用法:
public class RandomUtils {
public static final String allChar = "0123456789abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ";
public static final String letterChar = "abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ";
public static final String numberChar = "0123456789";
/*
* 返回一个定长的随机字符串(只包含大小写字母、数字)
* @param length 随机字符串长度
* @return 随机字符串
*/
public static String generateString(int length) {
StringBuffer sb = new StringBuffer();
Random random = new Random();
for (int i = 0; i < length; i++) {
sb.append(allChar.charAt(random.nextInt(allChar.length())));
}
return sb.toString();
}
/*
* 返回一个定长的随机纯字母字符串(只包含大小写字母)
* @param length 随机字符串长度
* @return 随机字符串
*/
public static String generateMixString(int length) {
StringBuffer sb = new StringBuffer();
Random random = new Random();
for (int i = 0; i < length; i++) {
sb.append(allChar.charAt(random.nextInt(letterChar.length())));
}
return sb.toString();
}
/*
* 返回一个定长的随机纯大写字母字符串(只包含大小写字母)
* @param length 随机字符串长度
* @return 随机字符串
*/
public static String generateLowerString(int length) {
return generateMixString(length).toLowerCase();
}
/*
* 返回一个定长的随机纯小写字母字符串(只包含大小写字母)
* @param length 随机字符串长度
* @return 随机字符串
*/
public static String generateUpperString(int length) {
return generateMixString(length).toUpperCase();
}
/*
* 生成一个定长的纯0字符串
* @param length 字符串长度
* @return 纯0字符串
*/
public static String generateZeroString(int length) {
StringBuffer sb = new StringBuffer();
for (int i = 0; i < length; i++) {
sb.append('0');
}
return sb.toString();
}
/*
* 根据数字生成一个定长的字符串，长度不够前面补0
* @param num 数字
* @param fixdlenth 字符串长度
* @return 定长的字符串
*/
public static String toFixdLengthString(long num, int fixdlenth) {
StringBuffer sb = new StringBuffer();
String strNum = String.valueOf(num);
if (fixdlenth - strNum.length() >= 0) {
sb.append(generateZeroString(fixdlenth - strNum.length()));
} else {
throw new RuntimeException("将数字" + num + "转化为长度为" + fixdlenth + "的字符串发生异常！");
}
sb.append(strNum);
return sb.toString();
}
/*
* 根据数字生成一个定长的字符串，长度不够前面补0
* @param num 数字
* @param fixdlenth 字符串长度
* @return 定长的字符串
*/
public static String toFixdLengthString(int num, int fixdlenth) {
StringBuffer sb = new StringBuffer();
String strNum = String.valueOf(num);
if (fixdlenth - strNum.length() >= 0) {
sb.append(generateZeroString(fixdlenth - strNum.length()));
} else {
throw new RuntimeException("将数字" + num + "转化为长度为" + fixdlenth + "的字符串发生异常！");
}
sb.append(strNum);
return sb.toString();
}
public static void main(String[] args) {
System.out.println(generateString(15));
System.out.println(generateMixString(15));
System.out.println(generateLowerString(15));
System.out.println(generateUpperString(15));
System.out.println(generateZeroString(15));
System.out.println(toFixdLengthString(123, 15));
System.out.println(toFixdLengthString(123L, 15));
}
}
六、总结
(1)、Random类对象有是否带种子之分，带种子的只要种子相同，多次运行，生成随机数的结果总是那样。不带种子的每次运行都不一样。
(2)、带种子随机数的带种子的对象创建方式有两种，效果一样。但是带种子的随机数用处似乎不大。
(3)、Math.random()的是一个大于等于 0.0 且小于 1.0的double类型值，如要求0-X范围的值直接(int)Math.random()*X即可。
