Random

Random 類誕生於 JDK 1.0，它產生的隨機數是偽隨機數，也就是有規則的隨機數。Random 使用的隨機演算法為 linear congruential pseudorandom number generator (LGC) 線性同餘法偽隨機數。在隨機數生成時，隨機演算法的起源數字稱為種子數（seed），在種子數的基礎上進行一定的變換，從而產生需要的隨機數字。

Random 物件在種子數相同的情況下，相同次數生成的隨機數是相同的。比如兩個種子數相同的 Random 物件，第一次生成的隨機數字完全相同，第二次生成的隨機數字也完全相同。預設情況下 new Random() 使用的是當前納秒時間作為種子數的。

// 生成 Random 物件

Random random = new Random();

for (int i = 0; i < 10; i++) {   
 // 生成 0-9 隨機整數   
 int number = random.nextInt(10);   
 System.out.println("生成隨機數：" + number);

}

優缺點分析

Random 使用 LGC 演算法生成偽隨機數的優點是執行效率比較高，生成的速度比較快。

它的缺點是如果 Random 的隨機種子一樣的話，每次生成的隨機數都是可預測的（都是一樣的）。如下程式碼所示，當我們給兩個執行緒設定相同的種子數的時候，會發現每次產生的隨機數也是相同的：

// 建立兩個執行緒for (int i = 0; i < 2; i++) {

   new Thread(() -> {       
 // 建立 Random 物件，設定相同的種子      
  Random random = new Random(1024);     
   // 生成 3 次隨機數      
  for (int j = 0; j < 3; j++) {    
        // 生成隨機數  
          int number = random.nextInt();        
    // 列印生成的隨機數          
  System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" +
 
                               number);    
        // 休眠 200 ms         
   try {                Thread.sleep(200);         
   } catch (InterruptedException e) {       
         e.printStackTrace();            }         
   System.out.println("---------------------");      
  }    }).start();}

ThreadLocalRandom

ThreadLocalRandom 是 JDK 1.7 新提供的類，它屬於 JUC（java.util.concurrent）下的一員。

通過 Random 的原始碼我們可以看出，Random 在生成隨機數時使用的 CAS 來解決執行緒安全問題的，然而 CAS 線上程競爭比較激烈的場景中效率是非常低的，原因是 CAS 對比時老有其他的執行緒在修改原來的值，所以導致 CAS 對比失敗，所以它要一直迴圈來嘗試進行 CAS 操作。所以在多執行緒競爭比較激烈的場景可以使用 ThreadLocalRandom 來解決 Random 執行效率比較低的問題。

ThreadLocalRandom 的實現原理與 ThreadLocal 類似，它相當於給每個執行緒一個自己的本地種子，從而就可以避免因多個執行緒競爭一個種子，而帶來的額外效能開銷了。

// //得到 ThreadLocalRandom 物件

ThreadLocalRandom random = ThreadLocalRandom.current();

for (int i = 0; i < 10; i++) {    

// 生成 0-9 隨機整數 
   int number = random.nextInt(10);  
  // 列印結果   
 System.out.println("生成隨機數：" + number);}

優缺點分析

ThreadLocalRandom 結合了 Random 和 ThreadLocal 類，並被隔離在當前執行緒中。因此它通過避免競爭操作種子數，從而在多執行緒執行的環境中實現了更好的效能，而且也保證了它的執行緒安全。

另外，不同於 Random， ThreadLocalRandom 明確不支援設定隨機種子。它重寫了 Random 的setSeed(long seed)方法並直接丟擲了 UnsupportedOperationException 異常，因此降低了多個執行緒出現隨機數重複的可能性。

SecureRandom

SecureRandom 繼承自 Random，該類提供加密強隨機數生成器。SecureRandom 不同於 Random，它收集了一些隨機事件，比如滑鼠點選，鍵盤點選等，SecureRandom 使用這些隨機事件作為種子。這意味著，種子是不可預測的，而不像 Random 預設使用系統當前時間的毫秒數作為種子，從而避免了生成相同隨機數的可能性。

// 建立 SecureRandom 物件，並設定加密演算法

SecureRandom random = SecureRandom.getInstance("SHA1PRNG");

for (int i = 0; i < 10; i++) {   
 // 生成 0-9 隨機整數    int number = random.nextInt(10);   
 // 列印結果    System.out.println("生成隨機數：" + number);}

SecureRandom 預設支援兩種加密演算法：

1. SHA1PRNG 演算法，提供者 sun.security.provider.SecureRandom；
2. NativePRNG 演算法，提供者 sun.security.provider.NativePRNG。

當然除了上述的操作方式之外，你還可以選擇使用 new SecureRandom()來建立 SecureRandom 物件，實現程式碼如下：

SecureRandom secureRandom = new SecureRandom();

通過 new 初始化 SecureRandom，預設會使用 NativePRNG 演算法來生成隨機數，但是也可以配置 JVM 啟動引數“-Djava.security”引數來修改生成隨機數的演算法，或選擇使用 getInstance("演算法名稱")的方式來指定生成隨機數的演算法。

Math

Math 類誕生於 JDK 1.0，它裡面包含了用於執行基本數學運算的屬性和方法，如初等指數、對數、平方根和三角函式，當然它裡面也包含了生成隨機數的靜態方法 Math.random()，此方法會產生一個 0 到 1 的 double 值

for (int i = 0; i < 10; i++) {  
  // 產生隨機數    double number = Math.random();   
 System.out.println("生成隨機數：" + number);}

擴充套件

當然如果你想用它來生成一個一定範圍的 int 值

for (int i = 0; i < 10; i++) {   
 // 生成一個從 0-99 的整數   
 int number = (int) (Math.random() * 100);   
 System.out.println("生成隨機數：" + number);}