JavaRandom随机数用法

小蓝 • 2024-12-09 16:28 • 编程

一、随机数生成

Java中的随机数生成器是通过java.util.Random类实现的。其提供了多种随机数生成方法，如生成整型、浮点型、布尔型等随机数。

Random random = new Random();
int randomInt = random.nextInt(); //生成整型随机数
double randomDouble = random.nextDouble(); //生成浮点型随机数
boolean randomBoolean = random.nextBoolean(); //生成布尔型随机数

上面的代码示例用到了Random类中三种常用的随机数生成方法。其中nextInt方法生成的随机数范围是整型的所有有效取值，即-2147483648到2147483647；nextDouble方法生成的随机数范围是0到1之间的双精度浮点数。

二、随机数种子

Random类的实例化可以不带参数，也可以通过指定一个种子来实现。通过指定同样的种子，可以保证生成的随机数序列一致。

Random random1 = new Random(123);
Random random2 = new Random(123);
System.out.println(random1.nextInt() == random2.nextInt()); //输出true

上面的代码示例中，两个Random对象被指定了同样的种子123。因此，生成的随机数序列相同，因此输出true。

三、随机数应用

随机数在游戏、密码学、模拟实验等领域有着广泛的应用。以下以模拟扑克牌游戏为例，展示随机数的应用方法。

//生成一副扑克牌，共52张
List<String> pokerDeck = new ArrayList<>();
String[] suits = {"Club", "Diamond", "Heart", "Spade"};
String[] ranks = {"Ace", "2", "3", "4", "5", "6", "7", "8", "9", "10", "Jack", "Queen", "King"};
for (String suit : suits) {
    for (String rank : ranks) {
        pokerDeck.add(rank + " of " + suit + "s");
    }
}
//对扑克牌进行洗牌
Random random = new Random();
for (int i = pokerDeck.size() - 1; i > 0; i--) {
    int j = random.nextInt(i + 1);
    Collections.swap(pokerDeck, i, j);
}

上面的代码示例用到了随机数和集合相关的操作，生成了一副扑克牌并进行了洗牌操作。其中，Random的nextInt方法用于从剩余牌中随机选取一张牌，将其和当前牌交换位置。经过若干次这样的操作，即可实现扑克牌的洗牌。

四、随机数性能

Random类在多线程场景下使用时存在线程安全问题。因为其内部状态是共享的，多个线程访问时可能导致生成相同的随机数，也可能导致生成不同的随机数序列。

在高性能场景下，可以使用ThreadLocalRandom类替代Random类，其为每个线程维护了单独的随机数生成器，保证了线程安全和高性能。

int randomInt = ThreadLocalRandom.current().nextInt();

上面的代码示例展示了ThreadLocalRandom类生成随机数的方法。其调用静态方法current获取当前线程的随机数生成器，并调用nextInt方法生成随机数。

五、总结

Java中的随机数生成可以通过Random类或ThreadLocalRandom类实现。Random类可以生成多种类型的随机数，并支持指定种子来保证随机数序列一致。ThreadLocalRandom类为多线程场景下生成随机数提供了线程安全和高性能的支持。

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