Class Random
An instance of this class is used to generate a stream of pseudorandom numbers; its period is only 2 48 . The class uses a 48-bit seed, which is modified using a linear congruential formula. (See Donald E. Knuth, The Art of Computer Programming, Volume 2, Third edition: Seminumerical Algorithms , Section 3.2.1.)
If two instances of Random are created with the same seed, and the same sequence of method calls is made for each, they will generate and return identical sequences of numbers. In order to guarantee this property, particular algorithms are specified for the class Random . Java implementations must use all the algorithms shown here for the class Random , for the sake of absolute portability of Java code. However, subclasses of class Random are permitted to use other algorithms, so long as they adhere to the general contracts for all the methods.
The algorithms implemented by class Random use a protected utility method that on each invocation can supply up to 32 pseudorandomly generated bits.
Many applications will find the method Math.random() simpler to use.
Instances of java.util.Random are threadsafe. However, the concurrent use of the same java.util.Random instance across threads may encounter contention and consequent poor performance. Consider instead using ThreadLocalRandom in multithreaded designs.
Instances of java.util.Random are not cryptographically secure. Consider instead using SecureRandom to get a cryptographically secure pseudo-random number generator for use by security-sensitive applications.
Генерация случайных чисел
Класс Math библиотеки Java имеет метод random(), который генерирует случайное значение в диапазоне [0,1). Обратите внимание, что данный диапазон не включает 1 и при описании закрывается круглой скобкой. Можно ли предсказать сгенерированное значение? Теоретически возможно, но практически – это очень труднореализуемая задача. А поскольку существует небольшая вероятность предсказывания случайно-сгенерируемого значения, то такие числа принято называть не случайными, а псевдослучайными.
Чтобы получить псевдо-случайное число в определенном диапазоне необходимо значение метода random() умножить на величину диапазона значений. Например, необходимо генерировать значение в диапазоне от min до max. В этом случае можно использовать следующий код :
double d = Math.random() * (max - min) + min;
Допустим, что необходимо получить значение в диапазоне [1,10), где min=1, max=10 (10 исключительно)
Алгоритм работает следующим образом : диапазон [0;1) умножается на 9=(10-1), соответственно получаем :
получаем диапазон [0,9), к которому добавляем min=1. В результате имеем :
После подстановки значений в выражение, получим :
double d = Math.random() * (10 - 1) + 1;
Диапазон [-10, 10)
Чтобы получить псевдослучайное число в диапазоне от -10 до 10 (исключительно), необходимо значение Math.random() умножить на 20 и вычесть 10, как это представлено в следующем примере :
// после подстановки значений double d = Math.random() * (10 - (-10)) + (-10); // получаем double d = Math.random() * 20 - 10;
Генерирование целочисленных псевдослучайных значений
Для генерирования целочисленных псевдослучайных значений используется представленное выше выражение, в котором произведение «приводится» к целочисленному значению. Например, попробуем получить псевдослучайное значение в диапазоне [5,20]. Обратите внимание, что закрывающаяся скобка квадратная, т.е. 20 входит в диапазон. В этом случае к разности между максимальным и минимальным значениями следует добавить 1, т.е. определить диапазон целочисленных значений [5,21), где 21 не попадает в желаемый диапазон :
// после подстановки значений int i = (int)Math.random() * (20 - 5 + 1) + 5; // получаем int i = (int)Math.random() * 16 + 5;
Класс Random
В качестве генератора псевдослучайных чисел можно также использовать класс java.util.Random, имеющий два конструктора :
public Random(); public Random(long);
Поскольку Random создаёт псевдослучайное число, то определив начальное число, устанавливается начальная точка случайной последовательности, способствующая получению одинаковых случайных последовательностей. Чтобы избежать такого совпадения, обычно применяют второй конструктор с использованием в качестве инициирующего значения текущего времени. В таблице представлены наиболее часто используемые методы генератора Random :
| Метод | Описание |
|---|---|
| boolean nextBoolean() | получение следующего случайного значения типа boolean |
| double nextDouble() | получение следующего случайного значения типа double |
| float nextFloat() | получение следующего случайного значения типа float |
| int nextInt() | получение следующего случайного значения типа int |
| int nextInt(int n) | получение следующего случайного значения типа int в диапазоне от 0 до n |
| long nextLong() | получение следующего случайного значения типа long |
| void nextBytes(byte[] buf) | формирование массива из случайно генерируемых значений |
Пример получения псевдослучайного целочисленного значения с использованием класса Random :
Random random = new Random(); int i = random.nextInt();
С классом Random алгоритм получения псевдослучайного числа такой же, как и у метода random класса Math. Допустим, что нам необходимо получить случайное число в диапазоне [5,100], 100 включительно. В этом случае код может выглядеть следующим образом :
int min = 5; int max = 100; int diff = max - min; Random random = new Random(); int i = random.nextInt(diff + 1) + min;
Класс SecureRandom
Для криптографии следует применять класс SecureRandom, использующий криптографически сильный генератор случайных чисел (random number generator RNG).
В следующем примере формируется массив псевдослучайных значений типа byte :
SecureRandom random = new SecureRandom(); byte bytes[] = new byte[8]; random.nextBytes(bytes);
Этот же массив можно сформировать методом generateSeed :
byte seed[] = random.generateSeed(8);
Пример использования SecureRandom представлен на странице Симметричного шифрования.
Класс ThreadLocalRandom
В JDK 7 включен класс ThreadLocalRandom из многопоточного пакета java.util.concurrent, который следует использовать для получения псевдослучайных значений в многопоточных приложениях. Для получения экземпляра ThreadLocalRandom следует использовать статический метод current() данного класса. Пример :
ThreadLocalRandom random = ThreadLocalRandom.current(); System.out.println("Random values : "); System.out.println("boolean : " + random.nextBoolean()); System.out.println("int : " + random.nextInt ()); System.out.println("float : " + random.nextFloat ()); System.out.println("long : " + random.nextLong ()); System.out.println("int from 0 to 5 : " + random.nextInt(5)); System.out.println("long from 5 to 15 : " + random.nextLong(5, 15)); Генерация случайного числа в заданном диапазоне
Привет по ту сторону экрана. Любой из нас рано или поздно встречается с необходимостью генерировать случайное число в заданном нами диапазоне будь то вещественное или целое число. Для чего? На самом деле это не важно, это может быть функция для расчета шанса для запуска какого нибудь события, получение случайного множителя или любого другая. Итак, для чего это нужно разобрались, а именно для чего угодно 🙂 На самом деле методов получения псевдослучайного числа очень много, я же приведу пример с классом Math , а именно с методом random() ; Что же мы имеем? Вызов метода Math.random() возвращает псевдослучайное вещественное число ( double ) из диапазона [0;1) , то есть, от 0 до 1 исключая 1, а значит максимальное число в диапазоне это 0.99999999999. Хорошо, мы получили псевдослучайное число, но если нам нужен свой диапазон? К примеру, нам нужно псевдослучайное число из диапазона [0;100)? Пишем код:
public static void main(String. args) < final double max = 100.; // Максимальное число для диапазона от 0 до max final double rnd = rnd(max); System.out.println("Псевдослучайное вещественное число: " + rnd); >/** * Метод получения псевдослучайного вещественного числа от 0 до max (исключая max); */ public static double rnd(final double max) Получилось не плохо, но max (в нашем случае) мы все равно не получим. Для того чтобы получить случайное число в диапазоне [0;100] нам необходимо прибавить к нашему max 1, а затем преобразовать в целое число типа int или long (зависит от диапазонов которые Вы будете использовать). Пишем код:
public static void main(String. args) < final int max = 100; // Максимальное число для диапазона от 0 до max final int rnd = rnd(max); System.out.println("Псевдослучайное целое число: " + rnd); >/** * Метод получения псевдослучайного целого числа от 0 до max (включая max); */ public static int rnd(int max) Примечание: Как видите переменная max была инкрементирована префиксной формой. (Если Вы не знаете что это советую почитать мою статью) Отлично, мы получили то что хотели, но если нам нужен диапазон не от 0, а к примеру [10;75] Пишем код:
public static void main(String. args) < final int min = 10; // Минимальное число для диапазона final int max = 75; // Максимальное число для диапазона final int rnd = rnd(min, max); System.out.println("Псевдослучайное целое число: " + rnd); >/** * Метод получения псевдослучайного целого числа от min до max (включая max); */ public static int rnd(int min, int max) Минимальное число диапазона = 10; Максимальное число диапазона = 75; max -= min; // Отнимаем от максимального значения минимальное для получения множителя псевдослучайного вещественного числа. Максимальное число после расчета равно 65 Псевдослучайное вещественное число (к примеру) равно 0.18283417347179454 (Был получен при вызове Math.random() ). Максимальное число перед умножением было инкрементировано префиксной формой. Максимальное число теперь 66 Умножаем 0.18283417347179454 на 66. Результат умножения равен 12.06705544913844. Преобразовываем результат умножения максимального числа на псевдослучайное вещественное число к типу целого числа int . Прибавляем минимальное число к преобразованному результату который равен 12. Возвращаем результат: 22 Как видно из разбора, даже если псевдослучайное вещественное число будет равно нулю, то мы вернем наш минимум в результате сложения нашего минимального числа с результатом умножения. Надеюсь для Вас это было полезно и познавательно. Успехов в освоении Java 😉 Еще пару моих статей: Что такое инкрементирование и декрементирование Оператор деления по модулю