我們在學習 Java 基礎時就知道可以生成隨機數,可以為我們枯燥的學習增加那麼一丟丟的樂趣。本文就來介紹 Java 隨機數。 ...
前言
我們在學習 Java 基礎時就知道可以生成隨機數,可以為我們枯燥的學習增加那麼一丟丟的樂趣。本文就來介紹 Java 隨機數。
一、Random類介紹
在 Java 中使用 Random
工具類來生成隨機數,該類在 java.util
包下,在 JDK1.0 版本就存在了。Random
單詞本身就是隨機、隨意、任意的意思。Random
是一個普通類,所以在使用時需要創建 Random
對象,在調用其提供的方法。
public class Random implements java.io.Serializable {}
Random
類提供了諸多方法,如下圖:
二、Random類生成隨機數
1.生成隨機數
在 Java 中,可以使用 java.util.Random
類來生成隨機數。 Random
類提供了多個方法來生成不同種類的隨機數,例如 nextInt()
、nextDouble()
等。
我們這裡演示如何生成一個介於0到9之間的隨機整數:
import java.util.Random;
public class RandomTest {
public static void main(String[] args) {
// 創建Random實例
Random random = new Random();
// 生成0到9之間的隨機數
int randomNum = random.nextInt(10);
System.out.println(randomNum);
}
}
在上面的示例代碼中,首先創建了一個 Random
對象,然後使用 nextInt()
方法生成一個介於0到9之間的隨機整數,並將結果列印到控制臺上。
2.nextInt()方法
nextInt(int bound)
方法是 Random
類的一個實例方法,它用於生成一個介於0(包括0)和指定值(不包括該值)之間的隨機整數。
我們之前使用 nextInt(int bound)
方法生成 0-9 之間的隨機數:
Random random = new Random();
int randomNum = random.nextInt(10);
System.out.println(randomNum);
代碼中使用 Random
類的預設構造函數創建一個隨機數生成器對象,然後調用 nextInt(int bound)
方法生成介於 0(包括 0)和 10(不包括 10)之間的隨機整數(多次提及且加粗),最後將結果存儲到 randomNum
變數中並列印到控制臺上。
這個方法的實現原理是根據隨機數生成器的內部狀態生成隨機數。如果指定的 bound
參數是正數,則生成的隨機數即為 0 到 bound
之間的某個整數。如果 bound
是負數或者 0,則會拋出 IllegalArgumentException
異常。需要註意的是,生成的隨機數是偽隨機數,其實際上是一個確定性的函數,但是它的表現看上去是隨機的。
對於 Random.nextInt(int bound)
方法,需要特別註意 bound
參數的取值範圍。如果生成的隨機數不是 0 到 bound
之間,那麼就可能會對一些應用產生負面影響,比如在密碼學應用中可能會導致漏洞。因此,在使用該方法時,需要仔細檢查 bound
參數的取值範圍,並對其進行適當的限制。
那麼除了 nextInt()
方法,還有 nextLong()
、nextBoolean()
、nextFloat()
、nextDouble()
等。
三、使用場景
Java 隨機數生成器可以在很多場景下使用,比如在游戲開發中,可以隨機生成怪物、地圖、道具等;如果涉及密碼,可以在加密過程中需要生成隨機數,如在生成密鑰的時候生成長度隨機的鹽值;也可以進行測試和演練:可以使用隨機數生成器來生產測試數據、觀測數據等等;
總之,隨機數的使用非常廣泛,任何需要模擬隨機的場景都可以使用 Java 提供的隨機數生成器生成隨機數。
我們大都有選擇困難症,比如不知道午飯吃什麼?很頭疼!那就讓上天來決定吧!我們使用 Java 隨機數來隨意抽取或是決定午飯。
import java.util.Random;
public class RandomLunch {
public static void main(String[] args) {
String[] foods = {"漢堡", "炸雞", "披薩", "烤肉", "牛肉麵", "米線", "酸菜魚", "煲仔飯", "火鍋", "小籠包"}; //可以選擇的午餐品種
Random random = new Random();
int index = random.nextInt(foods.length); // 生成0到可選菜品數量之間的一個隨機整數
String lunch = foods[index]; // 根據隨機數選定菜品
System.out.println("午飯吃" + lunch);
}
}
上面的代碼中,首先定義了一個數組中,存儲了可以選擇的午餐品種。然後使用 java.util.Random
類創建一個隨機數生成器對象,使用 nextInt(int bound)
方法生成一個介於 0 和可選菜品數量之間的隨機數。最後,使用這個隨機數從菜品數組中選擇一個菜品,將其存儲到字元串變數 lunch
中,並輸出午餐的選擇結果。
在實際開發中,可以將類似的代碼集成到提供菜品選擇功能的系統中,方便辦公室的小伙伴們快速決定午餐。
四、官方提示
java.util.Random
的實例是線程安全的。但是,跨線程併發使用同一個 java.util.Random
實例可能會遇到爭用,從而導致性能下降。考慮在多線程設計中使用 java.util.concurrent.ThreadLocalRandom
。
java.util.Random
的實例不是加密安全的。請考慮使用 java.security.SecureRandom
來獲得加密安全的偽隨機數生成器,以供對安全性敏感的應用程式使用。
總結
Java 隨機數的使用場景還是很多的,所以我們要對其進行掌握,本文對 Java 生成隨機數的類 Random
進行了簡單介紹,如果想深入瞭解,要查看其源碼,去實操,去探究。
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