Java 随机数生成：Random vs SecureRandom vs ThreadLocalRandom

Java 提供了三种随机数生成器。本文对比它们的特点和适用场景。

Random

基本用法

import java.util.Random;

Random random = new Random();

// 整数
int num = random.nextInt(100); // 0-99

// 浮点数
double d = random.nextDouble(); // 0.0-1.0

// 布尔值
boolean b = random.nextBoolean();

// 高斯分布
double g = random.nextGaussian();

特点

• 基于线性同余算法
• 线程安全（但有竞争）
• 性能一般
• 不适合安全场景

SecureRandom

基本用法

import java.security.SecureRandom;

SecureRandom secureRandom = new SecureRandom();

// 整数
int num = secureRandom.nextInt(100);

// 字节
byte[] bytes = new byte[16];
secureRandom.nextBytes(bytes);

// 生成密码
String password = secureRandom.ints(12, 33, 123)
    .collect(StringBuilder::new, StringBuilder::appendCodePoint, StringBuilder::append)
    .toString();

特点

• 加密级随机数
• 基于操作系统熵源
• 线程安全
• 性能较慢

ThreadLocalRandom

基本用法

import java.util.concurrent.ThreadLocalRandom;

// 整数
int num = ThreadLocalRandom.current().nextInt(100);

// 范围
int num = ThreadLocalRandom.current().nextInt(1, 100);

// 浮点数
double d = ThreadLocalRandom.current().nextDouble(0.0, 1.0);

特点

• 每个线程独立的随机数生成器
• 无锁竞争
• 性能最好
• 不适合安全场景

性能对比

测试代码

@Benchmark
public void testRandom() {
    Random random = new Random();
    for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
        random.nextInt();
    }
}

@Benchmark
public void testThreadLocalRandom() {
    for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
        ThreadLocalRandom.current().nextInt();
    }
}

适用场景

Random

• 一般用途
• 单线程场景
• 不需要安全

SecureRandom

• 密码生成
• 令牌生成
• 密钥生成
• 安全场景

ThreadLocalRandom

• 高并发场景
• 大量随机数生成
• 不需要安全

常见错误

1. 使用 Random 做安全随机

// ❌ 不安全
String token = new Random().nextInt() + "";

// ✅ 安全
String token = new SecureRandom().nextInt() + "";

2. 多线程使用 Random

// ❌ 有锁竞争
private static final Random random = new Random();

// ✅ 使用 ThreadLocalRandom
int num = ThreadLocalRandom.current().nextInt();

3. 种子可预测

// ❌ 种子可预测
Random random = new Random(12345);

// ✅ 使用默认种子（基于时间）
Random random = new Random();

最佳实践

1. 安全场景使用 SecureRandom：密码、令牌、密钥
2. 高并发使用 ThreadLocalRandom：性能最好
3. 一般场景使用 Random：简单易用
4. 不要自己实现随机算法：使用标准库

总结

选择随机数生成器时，需要考虑安全性和性能。安全场景用 SecureRandom，高并发用 ThreadLocalRandom，一般场景用 Random。