RandomFunction
1. Random
Random 使用的随机算法为 linear congruential pseudorandom number generator (LGC) 线性同余法伪随机数。在随机数生成时，随机算法的起源数字称为种子数（seed），在种子数的基础上进行一定的变换，从而产生需要的随机数字。Random 对象在种子数相同的情况下，相同次数生成的随机数是相同的。默认情况下 new Random() 使用的是
当前纳秒时间作为种子数的。
.1. 基本使用
// 生成 Random 对象
Random random = new Random();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
// 生成 0-9 随机整数
int number = random.nextInt(10);
System.out.println("生成随机数：" + number);
}
.2. 源码
Random 底层使用的是 CAS（Compare and Swap，比较并替换）来解决线程安全问题的。
CAS 在线程竞争比较激烈的场景中效率是非常低的**，原因是 CAS 对比时老有其他的线程在修改原来的值，所以导致 CAS 对比失败，所以它要一直循环来尝试进行 CAS 操作。**
public Random() {
this(seedUniquifier() ^ System.nanoTime());
}
public int nextInt() {
return next(32);
}
protected int next(int bits) {
long oldseed, nextseed;
AtomicLong seed = this.seed;
do {
oldseed = seed.get();
nextseed = (oldseed * multiplier + addend) & mask;
} while (!seed.compareAndSet(oldseed, nextseed)); // CAS（Compare and Swap）生成随机数
return (int)(nextseed >>> (48 - bits));
}
2. ThreadLocalRandom
ThreadLocalRandom 的实现原理与 ThreadLocal 类似，它相当于给每个线程一个自己的本地种子，从而就可以避免因多个线程竞争一个种子，而带来的额外性能开销了。
在多线程中就可以因为启动时间相同，而导致多个线程在每一步操作中都会生成相同的随机数。
.1. 基本使用
// 得到 ThreadLocalRandom 对象
ThreadLocalRandom random = ThreadLocalRandom.current();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
// 生成 0-9 随机整数
int number = random.nextInt(10);
// 打印结果
System.out.println("生成随机数：" + number);
}
.2. 源码
public int nextInt(int bound) {
// 参数效验
if (bound <= 0)
throw new IllegalArgumentException(BadBound);
// 根据当前线程中种子计算新种子
int r = mix32(nextSeed());
int m = bound - 1;
// 根据新种子和 bound 计算随机数
if ((bound & m) == 0) // power of two
r &= m;
else { // reject over-represented candidates
for (int u = r >>> 1;
u + m - (r = u % bound) < 0;
u = mix32(nextSeed()) >>> 1);
}
return r;
}
final long nextSeed() {
Thread t; long r; // read and update per-thread seed
// 获取当前线程中 threadLocalRandomSeed 变量，然后在种子的基础上累加 GAMMA 值作为新种子
// 再使用 UNSAFE.putLong 将新种子存放到当前线程的 threadLocalRandomSeed 变量中
UNSAFE.putLong(t = Thread.currentThread(), SEED,
r = UNSAFE.getLong(t, SEED) + GAMMA);
return r;
}
3. SecureRandom
SecureRandom 继承自 Random，该类提供加密强随机数生成器。SecureRandom 不同于 Random，它收集了一些随机事件，比如鼠标点击，键盘点击等，SecureRandom 使用这些随机事件作为种子。这意味着，种子是不可预测的，而不像 Random 默认使用系统当前时间的毫秒数作为种子，从而避免了生成相同随机数的可能性。
SecureRandom 默认支持两种加密算法：
- SHA1PRNG 算法，提供者 sun.security.provider.SecureRandom；
- NativePRNG 算法，提供者 sun.security.provider.NativePRNG。
.1. 基本使用
// 创建 SecureRandom 对象，并设置加密算法
SecureRandom random = SecureRandom.getInstance("SHA1PRNG");
for (int i = 0; i < 10; i++) {
// 生成 0-9 随机整数
int number = random.nextInt(10);
// 打印结果
System.out.println("生成随机数：" + number);
}
4. Math
Math 类诞生于 JDK 1.0，它里面包含了用于执行基本数学运算的属性和方法，如初等指数、对数、平方根和三角函数，当然它里面也包含了生成随机数的静态方法
Math.random()，此方法会产生一个 0 到 1 的 double 值
for (int i = 0; i < 10; i++) {
// 产生随机数
double number = Math.random();
System.out.println("生成随机数：" + number);
}