我与commons-lang3系列——RandomUtils

本文深入探讨了Java中随机数的生成方式,包括java.util.Random和java.security.SecureRandom的区别,以及它们在不同场景下的应用。同时介绍了commons-lang3库中的RandomUtils工具类,提供了多种类型随机数的便捷生成方法。

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编程过程中经常会有产生随机数的需求,java.util.Random是我经常使用的,举例如下:

// 固定seed
Random t = new Random(100);
for (int i = 0; i < 5; i++) {
    System.out.println(t.nextInt(100) +" ");
}
// 以系统时钟作为seed
Random timeRandom = new Random();
for (int i = 0; i < 5; i++) {
    System.out.println(timeRandom.nextInt(100) +" ");
}

伪随机数和真随机数

先了解一下这2个概念:

  • 真随机数,通过物理实验得出,比如掷钱币、骰子、转轮、使用电子元件的噪音、核裂变等
  • 伪随机数,通过一定算法和种子得出。软件实现的是伪随机数

而伪随机数也分为强伪随机数和弱伪随机数两类:

  • 强伪随机数,难以预测的随机数,例如java.security.SecureRandom
  • 弱伪随机数,易于预测的随机数,例如java.util.Random

也就是说我们程序里用的都是伪随机数,而弱伪随机数(比如基于固定seed或者系统时钟seed)是可预测(重复)的,参考如下代码,seed固定为100的Random实例,产生的随机数序列是一模一样的,也就是说如果一旦黑客知道了你的seed,完全可以预测程序的下一个随机数是什么。

//固定seed
Random t = new Random(100);
for (int i = 0; i < 5; i++) {
    System.out.println(t.nextInt(100) +" ");
}
Random t2 = new Random(100);
for (int i = 0; i < 5; i++) {
    System.out.println(t2.nextInt(100) +" ");
}

这个会有什么危害呢?如果随机数影响了程序的校验逻辑,比如用于产生随机的短信的验证码,如果被不法分子获取了seed,那就可以破解验证码的校验流程了,后果非常严重。但是也不是所有的场景都要用强伪随机数,不是安全场景的随机数,使用Random就好,如果想了解详细的细节,请参考文章:http://netsecurity.51cto.com/art/201605/511983.htm

RandomUtils简介

commons-lang3里有RandomUtils工具类,它里面提供里多个函数可以方便的的产生随机数,生成int,long,double,boolean,float,bytes几种类型,能满足基本的随机数产生需求,如下图:

由于是产生随机数的静态工具类,类初始化时内部已经创建了java.util.Random实例,其他的静态工具方法都是基于这个实例产生的随机数,所以其本质上也是伪随机数,而且是弱伪随机数(基于系统时间的seed):

private static final Random RANDOM = new Random();

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commons-lang3.3.1.jar、Apache Commons包中的一个,包含了一些数据类型工具类,是java.lang.*的扩展。必须使用的jar包。为JRE5.0+的更好的版本所提供 Jar文件包含的类: META-INF/MANIFEST.MFMETA-INF/LICENSE.txtMETA-INF/NOTICE.txtorg.apache.commons.lang.ArrayUtils.class org.apache.commons.lang.BitField.class org.apache.commons.lang.BooleanUtils.class org.apache.commons.lang.CharEncoding.class org.apache.commons.lang.CharRange.class org.apache.commons.lang.CharSet.class org.apache.commons.lang.CharSetUtils.class org.apache.commons.lang.CharUtils.class org.apache.commons.lang.ClassUtils.class org.apache.commons.lang.Entities$ArrayEntityMap.class org.apache.commons.lang.Entities$BinaryEntityMap.class org.apache.commons.lang.Entities$EntityMap.class org.apache.commons.lang.Entities$HashEntityMap.class org.apache.commons.lang.Entities$LookupEntityMap.class org.apache.commons.lang.Entities$MapIntMap.class org.apache.commons.lang.Entities$PrimitiveEntityMap.class org.apache.commons.lang.Entities$TreeEntityMap.class org.apache.commons.lang.Entities.class org.apache.commons.lang.IllegalClassException.class org.apache.commons.lang.IncompleteArgumentException.class org.apache.commons.lang.IntHashMap$Entry.class org.apache.commons.lang.IntHashMap.class org.apache.commons.lang.LocaleUtils.class org.apache.commons.lang.NotImplementedException.class org.apache.commons.lang.NullArgumentException.class org.apache.commons.lang.NumberRange.class org.apache.commons.lang.NumberUtils.class org.apache.commons.lang.ObjectUtils$Null.class org.apache.commons.lang.ObjectUtils.class org.apache.commons.lang.RandomStringUtils.class org.apache.commons.lang.SerializationException.class org.apache.commons.lang.SerializationUtils.class org.apache.commons.lang.StringEscapeUtils.class org.apache.commons.lang.StringUtils.class org.apache.commons.lang.SystemUtils.class org.apache.commons.lang.UnhandledException.class org.apache.commons.lang.Validate.class org.apache.commons.lang.WordUtils.class org.apache.commons.lang.builder.CompareToBuilder.class org.apache.commons.lang.builder.EqualsBuilder.class org.apache.commons.lang.builder.HashCodeBuilder.class org.apache.commons.lang.builder.ReflectionToStringBuilder$1.class org.apache.commons.lang.builder.ReflectionToStringBuilder.class org.apache.commons.lang.builder.StandardToStringStyle.class org.apache.commons.lang.builder.ToStringBuilder.class org.apache.commons.lang.builder.ToStringStyle$DefaultToStringStyle.class org.apache.commons.lang.builder.ToStringStyle$MultiLineToStringStyle.class org.apache.commons.lang.builder.ToStringStyle$NoFieldNameToStringStyle.class org.apache.commons.lang.builder.ToStringStyle$ShortPrefixToStringStyle.class org.apache.commons.lang.builder.ToStringStyle$SimpleToStringStyle.class org.apache.commons.lang.builder.ToStringStyle.class org.apache.commons.lang.enum.Enum$Entry.class org.apache.commons.lang.enum.Enum.class org.apache.commons.lang.enum.EnumUtils.class org.apache.commons.lang.enum.ValuedEnum.class org.apache.commons.lang.enums.Enum$Entry.class org.apache.commons.lang.enums.Enum.class org.apache.commons.lang.enums.EnumUtils.class org.apache.commons.lang.enums.ValuedEnum.class org.apache.commons.lang.exception.ExceptionUtils.class org.apache.commons.lang.exception.Nestable.class org.apache.commons.lang.exception.NestableDelegate.class org.apache.commons.lang.exception.NestableError.class org.apache.commons.lang.exception.NestableException.class org.apache.commons.lang.exception.NestableRuntimeException.class org.apache.commons.lang.math.DoubleRange.class org.apache.commons.lang.math.FloatRange.class org.apache.commons.lang.math.Fraction.class org.apache.commons.lang.math.IntRange.class org.apache.commons.lang.math.JVMRandom.class org.apache.commons.lang.math.LongRange.class org.apache.commons.lang.math.NumberRange.class org.apache.commons.lang.math.NumberUtils.class org.apache.commons.lang.math.RandomUtils.class org.apache.commons.lang.math.Range.class org.apache.commons.lang.mutable.Mutable.class org.apache.commons.lang.mutable.MutableBoolean.class org.apache.commons.lang.mutable.MutableByte.class org.apache.commons.lang.mutable.MutableDouble.class org.apache.commons.lang.mutable.MutableFloat.class org.apache.commons.lang.mutable.MutableInt.class org.apache.commons.lang.mutable.MutableLong.class org.apache.commons.lang.mutable.MutableObject.class org.apache.commons.lang.mutable.MutableShort.class org.apache.commons.lang.text.CompositeFormat.class org.apache.commons.lang.text.StrBuilder$StrBuilderReader.class org.apache.commons.lang.text.StrBuilder$StrBuilderTokenizer.class org.apache.commons.lang.text.StrBuilder$StrBuilderWriter.class org.apache.commons.lang.text.StrBuilder.class org.apache.commons.lang.text.StrLookup$MapStrLookup.class org.apache.commons.lang.text.StrLookup.class org.apache.commons.lang.text.StrMatcher$CharMatcher.class org.apache.commons.lang.text.StrMatcher$CharSetMatcher.class org.apache.commons.lang.text.StrMatcher$NoMatcher.class org.apache.commons.lang.text.StrMatcher$StringMatcher.class org.apache.commons.lang.text.StrMatcher$TrimMatcher.class org.apache.commons.lang.text.StrMatcher.class org.apache.commons.lang.text.StrSubstitutor.class org.apache.commons.lang.text.StrTokenizer.class org.apache.commons.lang.time.DateFormatUtils.class org.apache.commons.lang.time.DateUtils$DateIterator.class org.apache.commons.lang.time.DateUtils.class org.apache.commons.lang.time.DurationFormatUtils$Token.class org.apache.commons.lang.time.DurationFormatUtils.class org.apache.commons.lang.time.FastDateFormat$CharacterLiteral.class org.apache.commons.lang.time.FastDateFormat$NumberRule.class org.apache.commons.lang.time.FastDateFormat$PaddedNumberField.class org.apache.commons.lang.time.FastDateFormat$Pair.class org.apache.commons.lang.time.FastDateFormat$Rule.class org.apache.commons.lang.time.FastDateFormat$StringLiteral.class org.apache.commons.lang.time.FastDateFormat$TextField.class org.apache.commons.lang.time.FastDateFormat$TimeZoneDisplayKey.class org.apache.commons.lang.time.FastDateFormat$TimeZoneNameRule.class org.apache.commons.lang.time.FastDateFormat$TimeZoneNumberRule.class org.apache.commons.lang.time.FastDateFormat$TwelveHourField.class org.apache.commons.lang.time.FastDateFormat$TwentyFourHourField.class org.apache.commons.lang.time.FastDateFormat$TwoDigitMonthField.class org.apache.commons.lang.time.FastDateFormat$TwoDigitNumberField.class org.apache.commons.lang.time.FastDateFormat$TwoDigitYearField.class org.apache.commons.lang.time.FastDateFormat$UnpaddedMonthField.class org.apache.commons.lang.time.FastDateFormat$UnpaddedNumberField.class org.apache.commons.lang.time.FastDateFormat.class org.apache.commons.lang.time.StopWatch.class
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