난수를 생성하는 방법 Java

무작위 숫자가 도처에 나타납니다 Java단위 테스트 데이터와 주사위 게임부터 세션 토큰과 섞인 카드 덱에 이르기까지, 이 튜토리얼에서는 난수를 생성하는 방법을 설명합니다. Java 표준 라이브러리의 모든 옵션을 사용하는 방법과 작업에 맞는 최적의 옵션을 선택하는 방법을 설명합니다.

난수 생성 Java

The Java 표준 라이브러리는 난수를 생성하는 네 가지 일반적인 방법을 제공합니다.

• java.util.Random 이 클래스는 범용 클래스입니다. 이 클래스는 다음과 같은 메서드를 통해 boolean, int, long, float 및 double 값을 생성합니다. nextInt, nextLong예산 및 nextDouble.
• Math.random 이 함수는 공유 변수를 사용하여 0.0(포함)에서 1.0(제외) 사이의 double 값을 반환하는 정적 헬퍼입니다. Random 내부적으로.
• ThreadLocalRandom in java.util.concurrent 각 스레드에 자체 생성기를 제공하므로 여러 스레드가 단일 인스턴스를 두고 경쟁하지 않습니다.
• SecureRandom in java.security 암호학적으로 강력한 의사 난수를 생성하여 암호, 세션 식별자 및 키에 사용합니다.

아래 섹션에서는 각 접근 방식을 사용하여 10개의 난수를 생성하는 방법을 보여줍니다.

예: 다음을 사용하여 난수 생성 Java 무작위 클래스

첫 번째 예시는 다음과 같습니다. java.util.Random 0부터 99까지의 정수 10개를 생성합니다.

import java.util.Random;

public class RandomNumbers {
    public static void main(String[] args) {
        Random objGenerator = new Random();
        for (int iCount = 0; iCount < 10; iCount++) {
            int randomNumber = objGenerator.nextInt(100);
            System.out.println("Random No : " + randomNumber);
        }
    }
}

출력:

Random No : 17
Random No : 57
Random No : 73
Random No : 48
Random No : 68
Random No : 86
Random No : 34
Random No : 97
Random No : 73
Random No : 18

인스턴스 Random 다음과 같이 생성됩니다. objGenerator. 그만큼 nextInt(int bound) 이 메서드는 0(포함)과 제공된 범위(제외) 사이의 값을 반환합니다. nextInt(100) 0부터 99까지의 값을 반환합니다. 이 시퀀스를 재현 가능하게 하려면 생성자에 시드 값을 전달하세요. 예를 들어, new Random(42)동일한 시드(seed)를 사용하면 항상 동일한 시퀀스가 ​​생성되므로 테스트 및 시뮬레이션에 유용합니다.

예: 사용 Java 수학.랜덤

0.0에서 1.0 사이의 난수 10개를 생성하려면 정적 함수를 호출하십시오. Math.random 메서드 내부 고리이것은 생성기 객체를 만들지 않고 무작위 double 값을 얻는 가장 빠른 방법입니다.

public class DemoRandom {
    public static void main(String[] args) {
        for (int xCount = 0; xCount < 10; xCount++) {
            System.out.println(Math.random());
        }
    }
}

출력:

0.46518450373334297
0.14859851177803485
0.5628391820492477
0.6323378498048606
0.1740198445692248
0.9140544122258946
0.9167350036262347
0.49251219841030147
0.7426056725722353
0.2039418871298877

후드, Math.random 단일 정적을 생성합니다 Random 최초 사용 시 및 통화 nextDouble 그 부분에 대해서는, 단일 공유 생성기는 데모에는 괜찮지만 멀티스레드 부하가 심해지면 병목 현상이 발생하는데, 다음 섹션에서 이 문제를 다룹니다.

사용자 지정 범위 내에서 난수 생성

실제 프로그램에서는 일반적으로 주사위 굴림의 경우 1에서 6 사이의 정수, 시뮬레이션의 경우 10.0에서 20.0 사이의 실수와 같이 특정 범위 내의 난수가 필요합니다. 두 가지 패턴으로 거의 모든 경우를 처리할 수 있습니다.

최소값과 최대값 사이의 임의의 정수 (최소값과 최대값 포함):

import java.util.Random;

public class RangeDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Random rnd = new Random();
        int min = 1;
        int max = 6;
        // nextInt(max - min + 1) returns 0..(max-min), then shift by min
        int dice = rnd.nextInt(max - min + 1) + min;
        System.out.println("Dice roll : " + dice);
    }
}

최소값과 최대값 사이의 임의의 두 배 값:

double min = 10.0;
double max = 20.0;
double value = min + (max - min) * Math.random();
System.out.println("Value : " + value);

두 패턴 모두 생성기의 기본 범위에서 값을 가져와 대상 범위의 너비에 맞게 조정한 다음 최소값만큼 위로 이동시키는 방식으로 작동합니다. Java 버전 8 이상에서는 최신 버전을 통해 동일한 결과를 얻을 수 있습니다. ints, longs예산 및 doubles 스트림 메서드 Random예를 들어, rnd.ints(10, 1, 7).forEach(System.out::println) 주사위 10번 굴리는 동안.

멀티스레딩을 위한 ThreadLocalRandom Code

하나의 공유 Random 이 코드는 스레드 안전성이 확보되어 있지만, 모든 스레드가 동일한 내부 시드를 동기화해야 하므로 경합 상황에서는 속도가 느립니다. ThreadLocalRandom, 에 추가됨 Java 7살이고 살고 있어요 java.util.concurrent각 스레드에 자체 생성기를 제공하여 락 경합이 발생하지 않도록 합니다.

import java.util.concurrent.ThreadLocalRandom;

public class ThreadLocalDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // random int in [1, 100]
        int i = ThreadLocalRandom.current().nextInt(1, 101);

        // random long in [1000, 5000]
        long l = ThreadLocalRandom.current().nextLong(1000L, 5001L);

        // random double in [0.0, 1.0)
        double d = ThreadLocalRandom.current().nextDouble();

        System.out.println(i + " " + l + " " + d);
    }
}

ThreadLocalRandom.current() 작업자 스레드, 병렬 스트림 및 모든 동시 작업 내부에서 발생합니다. 다음 사항에 유의하십시오. setSeed 발생 UnsupportedOperationException따라서 재현성을 위한 시드 설정은 지원되지 않습니다. 고정된 시드가 필요한 경우 일반 시드 방식을 사용하십시오. Random.

보안에 민감한 난수 생성을 위한 SecureRandom Numbers

의 인스턴스 Random ThreadLocalRandom 암호학적으로 안전하지 않습니다. 몇 개의 출력 샘플만 있으면 공격자는 내부 상태를 재구성하고 미래 값을 예측할 수 있습니다. 비밀번호, 세션 토큰, 솔트 값 및 암호화 키에는 보안 조치를 취하십시오. java.security.SecureRandom 대신에, 운영 체제 엔트로피 풀에서 초기 물질을 가져와 예측하기 어려운 값을 생성합니다.

import java.security.SecureRandom;

public class SecureDemo {
    public static void main(String[] args) {
        SecureRandom secure = new SecureRandom();

        byte[] token = new byte[16];
        secure.nextBytes(token);          // 128-bit random token

        int otp = secure.nextInt(1_000_000); // 6-digit one-time code

        System.out.println("OTP : " + String.format("%06d", otp));
    }
}

SecureRandom 보다 느립니다 Random 더 강력한 알고리즘과 풍부한 시드 자료를 사용하기 때문입니다. 보안 관련 작업에는 이 도구를 사용하고, 게임, 시뮬레이션 및 테스트 데이터에는 더 빠른 생성기를 사용하십시오.

자주 묻는 질문