Java 中随机数生成：零基础入门到精通
（收藏这篇就够了）
Java 中生成随机数是日常开发中最常见的需求之一：从简单的抽奖、验证码，到游戏、模拟、测试数据，再到安全敏感的密钥、token 生成，随机数无处不在。
但很多人只知道 Math.random()，其实 Java 提供了多种随机数生成方式，每种适用场景完全不同，用错会导致性能爆炸、线程安全问题，甚至安全漏洞！
本文从零基础讲到精通，带你彻底搞懂 Java 随机数的全部玩法。
一、Java 随机数家族全景图（推荐收藏）
| 方式 | 包路径 | 随机类型 | 线程安全 | 性能（并发下） | 安全性 | 推荐场景 | JDK 版本 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Math.random() | java.lang | 伪随机 | 是 | 中等 | 低 | 非常简单的单线程场景 | 1.0 |
| java.util.Random | java.util | 伪随机 | 是（但慢） | 差 | 低 | 单线程或低并发普通随机 | 1.0 |
| ThreadLocalRandom | java.util.concurrent | 伪随机 | 每个线程独立 | 极高 | 低 | 高并发普通随机（目前最推荐的普通场景） | 1.7 |
| SecureRandom | java.security | 加密安全随机 | 是 | 较低 | 高（加密级） | 密码、密钥、token、nonce、验证码等安全场景 | 1.1 |
| SplittableRandom | java.util | 伪随机 | 非线程安全 | 高 | 低 | 并行计算、流式处理（ForkJoinPool 等） | 1.8 |
二、零基础快速上手（最常用的几种写法）
1. 最简单的方式（入门必会）
// [0.0, 1.0) 之间的 double
double d = Math.random();
// 0 ~ 9 的整数
int num = (int) (Math.random() * 10);
// 更推荐：使用 Random（范围更清晰）
Random random = new Random();
int num2 = random.nextInt(10); // [0, 10)
int num3 = random.nextInt(5, 15); // [5, 15) JDK 17+ 才支持2. 生成指定范围的整数（最常用写法）
// 通用写法：min（包含） ~ max（不包含）
public static int nextInt(int min, int max) {
return min + new Random().nextInt(max - min);
}
// 更高效（推荐）
ThreadLocalRandom.current().nextInt(min, max);三、三大主流随机数生成器详细对比与源码级讲解
1. Random（最经典，但别乱用）
Random r = new Random(); // 默认种子 = 当前时间毫秒
// 或
Random r = new Random(123456789L); // 指定种子 → 可复现
r.nextInt(); // int 全范围
r.nextInt(100); // [0,100)
r.nextBoolean();
r.nextDouble(); // [0.0, 1.0)
r.nextGaussian(); // 高斯分布（正态分布）缺点：
- 多线程下内部用 CAS + synchronized，竞争激烈时性能很差
- 种子可预测（尤其是用时间戳），安全性低
2. ThreadLocalRandom（高并发首选，性能之王）
// 正确用法（不要 new）
ThreadLocalRandom random = ThreadLocalRandom.current();
// 用法和 Random 几乎一样
int i = random.nextInt(100);
int range = random.nextInt(10, 50); // [10,50)
long l = random.nextLong(1_000_000);
double d = random.nextDouble(0.0, 1.0);为什么比 Random 快很多？
- 每个线程拥有独立的随机数生成器（ThreadLocal 思想）
- 无锁、无竞争
- 官方推荐：在高并发场景下替换 Random，性能可提升 3~10 倍
注意：不支持手动设置种子（设计上故意禁止），不可复现。
3. SecureRandom（安全场景必须用）
// 最常用写法
SecureRandom sr = new SecureRandom(); // 默认强随机
// 指定算法（常见）
SecureRandom sr2 = SecureRandom.getInstance("NativePRNG");
SecureRandom sr3 = SecureRandom.getInstanceStrong(); // 最安全（但最慢）
byte[] token = new byte[32];
sr.nextBytes(token); // 填充 32 字节安全随机数
int code = 100_000 + sr.nextInt(900_000); // 6位验证码特点：
- 种子来自操作系统熵池（鼠标移动、键盘敲击、硬件中断等）
- 不可预测，不可复现
- 用于：session id、CSRF token、盐、密钥、UUID v4 等
性能：比 Random 慢 10~100 倍，但安全第一。
四、常见场景最佳实践（直接抄就行）
- 普通游戏、测试数据、模拟、抽奖
→ ThreadLocalRandom.current() - Web 后台普通随机（日志、分配 id 等）
→ ThreadLocalRandom - 验证码、短信码、找回密码 token
→ SecureRandom - 生成安全密钥、nonce、签名盐
→ SecureRandom.getInstanceStrong() 或 NativePRNG - 想要结果可复现（调试、测试用例）
→ new Random(固定种子) - 并行流或 ForkJoinPool 大规模并行计算
→ SplittableRandom
五、经典误区与面试高频问题
- Math.random() 底层就是 new Random()，多线程下性能差
- Random 是线程安全的，但并发性能极差
- ThreadLocalRandom 不能 new，只能用 current()
- SecureRandom 不要在循环里反复 new（很慢），复用一个实例
- 永远不要用 Random 生成密码/密钥/验证码（可被预测攻击）
- JDK 17+ 推荐：RandomGenerator 接口统一 API（未来趋势）
六、终极总结一句话
- 普通随机 → ThreadLocalRandom（性能最高）
- 安全随机 → SecureRandom（安全第一）
- 想要可复现 → new Random(种子)
- 简单写 → Math.random()（但别在高并发用）
掌握这三大家族，基本覆盖 99% 的随机数需求。
有想深入了解某个类源码、性能压测数据、或具体场景代码的，欢迎留言～
