JavaRandom隨機數用法

一、隨機數生成

Java中的隨機數生成器是通過java.util.Random類實現的。其提供了多種隨機數生成方法，如生成整型、浮點型、布爾型等隨機數。

Random random = new Random();
int randomInt = random.nextInt(); //生成整型隨機數
double randomDouble = random.nextDouble(); //生成浮點型隨機數
boolean randomBoolean = random.nextBoolean(); //生成布爾型隨機數

上面的代碼示例用到了Random類中三種常用的隨機數生成方法。其中nextInt方法生成的隨機數範圍是整型的所有有效取值，即-2147483648到2147483647；nextDouble方法生成的隨機數範圍是0到1之間的雙精度浮點數。

二、隨機數種子

Random類的實例化可以不帶參數，也可以通過指定一個種子來實現。通過指定同樣的種子，可以保證生成的隨機數序列一致。

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

上面的代碼示例中，兩個Random對象被指定了同樣的種子123。因此，生成的隨機數序列相同，因此輸出true。

三、隨機數應用

隨機數在遊戲、密碼學、模擬實驗等領域有着廣泛的應用。以下以模擬撲克牌遊戲為例，展示隨機數的應用方法。

//生成一副撲克牌，共52張
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");
    }
}
//對撲克牌進行洗牌
Random random = new Random();
for (int i = pokerDeck.size() - 1; i > 0; i--) {
    int j = random.nextInt(i + 1);
    Collections.swap(pokerDeck, i, j);
}

上面的代碼示例用到了隨機數和集合相關的操作，生成了一副撲克牌並進行了洗牌操作。其中，Random的nextInt方法用於從剩餘牌中隨機選取一張牌，將其和當前牌交換位置。經過若干次這樣的操作，即可實現撲克牌的洗牌。

四、隨機數性能

Random類在多線程場景下使用時存在線程安全問題。因為其內部狀態是共享的，多個線程訪問時可能導致生成相同的隨機數，也可能導致生成不同的隨機數序列。

在高性能場景下，可以使用ThreadLocalRandom類替代Random類，其為每個線程維護了單獨的隨機數生成器，保證了線程安全和高性能。

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

上面的代碼示例展示了ThreadLocalRandom類生成隨機數的方法。其調用靜態方法current獲取當前線程的隨機數生成器，並調用nextInt方法生成隨機數。

五、總結

Java中的隨機數生成可以通過Random類或ThreadLocalRandom類實現。Random類可以生成多種類型的隨機數，並支持指定種子來保證隨機數序列一致。ThreadLocalRandom類為多線程場景下生成隨機數提供了線程安全和高性能的支持。