Java 隨機數完全指南：Random 類、Math.random() 與指定範圍生成技巧

Java 提供 java.util.Random 類與 Math.random() 兩大隨機數 API。本文對比兩者差異，詳解 Random 全方法，並給出生成指定範圍整數/浮點數的標準姿勢。

Random vs Math.random()

Random 核心 API 速查

// 構造
new Random()                    // 種子 = System.nanoTime()
new Random(long seed)           // 固定種子，序列可復現

// 基礎類型
nextInt()           // 全 int 範圍
nextInt(int bound)  // [0, bound) —— 最常用
nextLong()
nextFloat()         // [0.0, 1.0)
nextDouble()        // [0.0, 1.0)
nextBoolean()
nextGaussian()      // 正態分佈 μ=0, σ=1

// 種子管理
setSeed(long seed)  // 重置種子

指定範圍隨機數標準寫法

整數 [min, max] 閉區間

// 錯誤寫法：new Random().nextInt(max - min + 1) + min  // 若 max=Integer.MAX_VALUE 會溢位
// 標準寫法 (Java 8+)
Random r = new Random();
int randomInRange = r.nextInt(max - min + 1) + min; // 安全前提：max-min < Integer.MAX_VALUE

// 更優雅：ThreadLocalRandom (Java 7+)，無鎖、效能更高
int random = ThreadLocalRandom.current().nextInt(min, max + 1); // [min, max+1) → [min, max]

浮點數 [min, max)

double randomDouble = min + (max - min) * new Random().nextDouble();
// 或
double randomDouble = ThreadLocalRandom.current().nextDouble(min, max);

舊版本 Math.random() 寫法

// [min, max] 整數
int n = (int) Math.round(Math.random() * (max - min) + min);
// 注意：Math.round 四捨五入，分佈不如 nextInt 均勻
// 長整型避免溢位
long temp = Math.round(Math.random() * 8999 + 1000); // 1000-9999

進階：ThreadLocalRandom 與 SplittableRandom

• ThreadLocalRandom (Java 7+)：每執行緒獨立實例，無鎖競爭，高併發首選。
• SplittableRandom (Java 8+)：可分裂為多獨立生成器，適合 Fork/Join 平行流運算。

安全性警示

Random 為偽隨機（線性同餘演算法），不可用於加密場景**（密碼、Token、Session ID）**。加密級隨機請用 java.security.SecureRandom。