【JavaSE专栏42】Java常用类Random解析，伪随机数的生成

作者主页：Designer 小郑 作者简介：3年JAVA全栈开发经验，专注JAVA技术、系统定制、远程指导，致力于企业数字化转型，CSDN学院、蓝桥云课认证讲师。 主打方向：Vue、SpringBoot、微信小程序

本文讲解了 Java 中常用类 Random 的语法、使用说明和应用场景，并给出了样例代码。

一、什么是Random类

Random 类是 Java 中的一个随机数生成器类，位于 java.util包中，它提供了生成各种类型的伪随机数的方法。

使用 Random 类可以生成以下类型的随机数：

1. 整数随机数：使用 nextInt() 方法生成一个随机的整数。
2. 长整数随机数：使用 nextLong() 方法生成一个随机的长整数。
3. 浮点数随机数：使用 nextFloat() 方法生成一个

到

之间的随机的浮点数。

1. 双精度浮点数随机数：使用 nextDouble() 方法生成一个

到

之间的随机的双精度浮点数。

1. 布尔随机数：使用 nextBoolean() 方法生成一个随机的布尔值。

Random类的使用示例：

import java.util.Random;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Random random = new Random();

        int randomNumber = random.nextInt(100); // 生成一个0到99之间的随机整数
        System.out.println("Random number: " + randomNumber);

        double randomDouble = random.nextDouble(); // 生成一个0到1之间的随机双精度浮点数
        System.out.println("Random double: " + randomDouble);

        boolean randomBoolean = random.nextBoolean(); // 生成一个随机的布尔值
        System.out.println("Random boolean: " + randomBoolean);
    }
}

以上示例代码展示了 Random 类的基本用法。通过创建一个 Random 对象,然后调用相应的方法即可生成不同类型的随机数。

需要注意的是，Random 类生成的是伪随机数，使用相同的种子值生成的随机数序列是相同的，若需要更加随机的数值,可以使用 SecureRandom 类。

二、Random类的方法

Random类提供了以下常用的方法：

1. nextInt()：生成一个随机的整数。

   Random random = new Random();
   int randomNumber = random.nextInt();
   System.out.println("Random number: " + randomNumber);

1. nextInt(int bound)：生成一个

（包括）到指定的上界值（不包括）之间的随机整数。

   Random random = new Random();
   int randomNumber = random.nextInt(10); // 生成0到9之间的随机整数
   System.out.println("Random number: " + randomNumber);

1. nextLong()：生成一个随机的长整数。

   Random random = new Random();
   long randomLong = random.nextLong();
   System.out.println("Random long: " + randomLong);

1. nextFloat()：生成一个

到

之间的随机浮点数。

   Random random = new Random();
   float randomFloat = random.nextFloat();
   System.out.println("Random float: " + randomFloat);

1. nextDouble()：生成一个

到

之间的随机双精度浮点数。

   Random random = new Random();
   double randomDouble = random.nextDouble();
   System.out.println("Random double: " + randomDouble);

1. nextBoolean()：生成一个随机的布尔值。

   Random random = new Random();
   boolean randomBoolean = random.nextBoolean();
   System.out.println("Random boolean: " + randomBoolean);

以上是 Random 类的一些常用方法，通过创建 Random 对象并调用相应的方法，可以生成各种类型的随机数。

三、Random类的随机原理

Random 类是基于伪随机数生成器的 Java类，其随机数生成的原理主要是基于种子和算法。

在创建 Random 对象时，可以选择指定一个种子值，也可以使用默认的无参构造函数，此时种子值会根据当前时间自动生成，种子值决定了随机数序列的起始点。

Random类内部使用了一个

位的种子值，通过一个线性同余算法来生成下一个随机数。线性同余算法是一种简单而高效的伪随机数生成算法，其公式为：

= (

* 0x5DEECE66DL + 0xBL) &

。通过这个公式，每次生成随机数时，会对种子值进行一系列操作，不断改变种子值的状态，从而生成不同的随机数。

Random 类提供了多个方法来生成不同类型的随机数，这些方法内部都是基于上述的种子和算法来生成随机数的。具体来说，nextInt()方法会生成一个

位的随机整数，nextLong() 方法会生成一个64位的随机长整数，nextFloat() 方法会生成一个

到

之间的随机浮点数，nextDouble() 方法会生成一个

到

之间的随机双精度浮点数，nextBoolean() 方法会生成一个随机的布尔值。

需要注意的是，Random 类生成的是伪随机数，即通过算法计算得到的随机数序列，如果使用相同的种子值，生成的随机数序列也是相同的。如果需要更加随机的随机数，可以考虑使用 SecureRandom类，它提供了更加安全和高质量的随机数生成器。

四、Random类的应用场景

Random 类在 Java 中有许多应用场景，以下是一些常见的应用场景：

1. 游戏开发：在游戏中常常需要生成随机的数值，如随机生成敌人的位置、随机生成道具的属性等。
2. 模拟实验：在科学研究或者工程仿真中，需要生成随机的输入数据来进行模拟实验，例如随机生成传感器数据、随机生成用户行为数据等。
3. 数据分析与统计：在数据分析和统计领域，需要随机抽样、随机排序、随机分配等操作，Random 类可以生成随机索引或随机数来实现这些操作。
4. 加密算法：在加密算法中，随机数被广泛应用于生成密钥、初始化向量等关键数据。
5. 随机化算法：在算法设计中，随机化算法可以用来打破输入的有序性，提高算法的鲁棒性和性能。
6. UI设计：在用户界面设计中，可以使用随机数生成器来创建随机颜色、随机排列等效果，增加界面的变化性和趣味性。
7. 测试和调试：在软件测试和调试过程中，可以使用随机数生成器模拟随机的输入条件，提高测试覆盖率和检测问题的能力。

总之，Random 类可以在许多需要随机性的场景中使用，它提供了方便的方法来生成不同类型的随机数，为程序的设计和实现提供了灵活性和多样性。

五、Random 类面试题

一、Random 类的作用是什么？

Random 类是 Java 中用于生成伪随机数的类。它提供了各种方法来生成不同类型的随机数，如整数、浮点数、布尔值等。

二、如何创建一个 Random 对象？

可以通过以下方式创建一个 Random 对象：

Random random = new Random();

这将创建一个使用默认种子的 Random 对象。

三、Random类常用的方法有哪些？

Random 类提供了许多方法来生成随机数，常用的方法包括：

• nextInt(int n)：生成一个介于

（包括）和指定整数

（不包括）之间的随机整数。

• nextDouble()：生成一个介于

和

之间的随机浮点数。

• nextBoolean()：生成一个随机的布尔值。
• nextBytes(byte[] bytes)：生成随机的字节数组。
• setSeed(long seed)：设置随机数生成器的种子。

四、Random 类的种子是什么意思？

种子是一个起始值，用于初始化随机数生成器，相同种子生成的随机数序列是相同的，因此可以通过设置种子来重现相同的随机数序列。如果不设置种子，则使用系统时间作为默认种子。

五一、Random 类是否线程安全？

Random 类不是线程安全的，因为它的方法是可变的，可能会修改随机数生成器的状态，如果在多个线程中共享 Random 对象，需要采取同步措施来确保线程安全性。

六、总结

本文讲解了 Java 中常用类 Random 的语法、使用说明和应用场景，并给出了样例代码。在下一篇博客中，将讲解 Java 中 SimpleDateFormat 类操作日期格式化的知识。