Java Random 類用法詳解：產生偽隨機數的核心 API 與實戰技巧

Random 類核心定位

java.util.Random 是 Java 標準庫中產生偽隨機數的基礎工具類。基於線性同餘演算法 (LCG)，以種子決定數列，同種子產出相同序列，適用於模擬、測試、遊戲邏輯等非加密場景。

常用構造方法

• new Random()：以 System.nanoTime() 為種子，每次執行結果不同。
• new Random(long seed)：指定種子，便於重現結果（單元測試、除錯神器）。

核心實例方法速查表

實戰範例：從基礎到進階

1. 基礎：產生 20 個 0-9 的隨機整數

import java.util.Random;

public class RandomDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Random rand = new Random(); // 隨機種子
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            int num = rand.nextInt(10); // [0, 10)
            System.out.printf("第 %2d 個隨機數：%d%n", i + 1, num);
        }
    }
}

2. 進階：指定範圍 [min, max] 的隨機整數

public static int randomInRange(Random rand, int min, int max) {
    if (min > max) throw new IllegalArgumentException("min > max");
    return rand.nextInt(max - min + 1) + min; // 含邊界
}

// 用法
int score = randomInRange(new Random(), 60, 100); // 模擬考試分數 60-100

3. 實用：洗牌演算法

public static void shuffleArray(int[] arr, Random rand) {
    for (int i = arr.length - 1; i > 0; i--) {
        int j = rand.nextInt(i + 1); // [0, i]
        int tmp = arr[i]; arr[i] = arr[j]; arr[j] = tmp;
    }
}

4. 種子固定：可重現的隨機測試

Random r1 = new Random(12345L);
Random r2 = new Random(12345L);
System.out.println(r1.nextInt(100) == r2.nextInt(100)); // true，序列完全相同

效能與線程安全

• 非線程安全：多執行緒共用同一 Random 實例會導致 CAS 競爭，效能下降。
• 高併發替代方案：
  • ThreadLocalRandom.current() (JDK 7+)：執行緒本地隨機數，零競爭，首選。
  • SplittableRandom (JDK 8+)：支援分割/並行流運算。

安全性警示 ⚠️

Random 不可用於加密場景（密碼、Token、Session ID），因種子可預測導致序列可推導。請改用：

// 強隨機數生成器
SecureRandom secureRandom = new SecureRandom();
byte[] token = new byte[32];
secureRandom.nextBytes(token); // 256-bit 安全隨機位元組

總結

• 日常開發：new Random() + nextInt(bound) 覆蓋 90% 需求。
• 多執行緒：改用 ThreadLocalRandom。
• 需重現：固定 seed。
• 加密用途：嚴禁使用 Random，必須用 SecureRandom。

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