恕我直言，我懷疑你並不會生成隨機數
有一次，我在逛 Stack Overflow 的時候，發現有這樣一個問題：“Java 中如何產生一個指定範圍內的隨機數”，我心想，“就這破問題，竟然有 398 萬的閱讀量，統計確定沒搞錯？不就一個 Math.random() 的事兒嘛。”
於是我直接動用自己的權力投了一票反對。結果，沒等到權力執行後的喜悅，卻收到了一條提醒：“聲望值低於 125 的人有投票權，但不會公開顯示。”我呀，我去，扎心了。就衝我這急脾氣，不用程式碼證明一下自己的實力，我還有臉說自己有十年的開發經驗嗎？於是我興沖沖地就開啟 IDEA，敲下了下面這段程式碼：
public class GenerateMathRandomInteger {
public static void main(String[] args) {
int leftLimit = 2;
int rightLimit = 11;
Runnable r = () -> {
int generatedInteger = leftLimit + (int) (Math.random() * rightLimit);
System.out.println(generatedInteger);
};
for (int i = 1; i < 10; i++) {
new Thread(r).start();
}
}
}
這段程式碼我寫得沒毛病吧？乍看上去，引數和類的命名都很合理，就連 Lambda 表示式也用上了。但程式輸出的結果卻出乎我的意料：
8
10
10
4
3
4
6
12
3
12 是從哪裡蹦出來的？當然是從程式的 bug 裡蹦出來。leftLimit + (int) (Math.random() * rightLimit) 生成的隨機數可能超出指定的範圍。不行，Math.random() 信不過，必須要換一種方法。靈機一動，我想到了 Random 類，於是我寫下了新的程式碼：
public class GenerateRandomInteger {
public static void main(String[] args) {
int leftLimit = 2;
int rightLimit = 11;
Random random = new Random();
int range = rightLimit - leftLimit + 1;
Runnable r = () -> {
int generatedInteger = leftLimit + random.nextInt() % range;
System.out.println(generatedInteger);
};
for (int i = 1; i < 10; i++) {
new Thread(r).start();
}
}
}
這一次，我滿懷信心，Math.random() 解決不了的問題，random.nextInt() 就一定能夠解決。結果，輸出結果再次啪啪啪打了我這張帥臉。
0
-3
10
2
2
-4
-4
-6
6
竟然還有負數，這真的是殘酷的現實，我被教育了，似乎找回了剛入職那會被領導蹂躪的感覺。幸好，我的心態已經不像年輕時候那樣易怒，穩得一匹：出問題不要緊，找解決方案就對了。
於是 5 分鐘後我寫出了下面這段程式碼：
public class GenerateRandomInteger {
public static void main(String[] args) {
int leftLimit = 2;
int rightLimit = 11;
Random random = new Random();
int range = rightLimit - leftLimit;
Runnable r = () -> {
int generatedInteger = leftLimit + (int)(random.nextFloat() * range);
System.out.println(generatedInteger);
};
for (int i = 1; i < 10; i++) {
new Thread(r).start();
}
}
}
無論是調整執行緒的數量，還是多次重新執行，結果都符合預期，在 2 - 11 之間。
7
2
5
8
6
2
9
9
7
nextFloat() 方法返回一個均勻分佈在 0 - 1 之間的隨機浮點數（包含 0.0f，但不包含 1.0f），乘以最大值和最小值的差，再強轉為 int 型別就可以保證這個隨機數在 0 到（最大值-最小值）之間，最後再加上最小值，就恰好可以得到指定範圍內的數字。
如果你肯讀原始碼的話，會發現 Random 類有一個 nextInt(int bound) 的方法，該方法會返回一個隨機整數，均勻分佈在 0 - bound 之間（包含 0，但不包含指定的 bound）。那麼利用該方法也可以得到一個有效的隨機數，來看示例程式碼。
public class GenerateRandomNextInt {
public static void main(String[] args) {
int leftLimit = 2;
int rightLimit = 11;
Random random = new Random();
Runnable r = () -> {
int generatedInteger = leftLimit + random.nextInt(rightLimit - leftLimit + 1);
System.out.println(generatedInteger);
};
for (int i = 1; i < 10; i++) {
new Thread(r).start();
}
}
}
由於 nextInt() 不包含 bound，因此需要 + 1。程式執行的結果也符合預期：
8
2
9
8
4
6
4
5
7
你看，我之前兩次嘗試都以失敗告終，但我仍然沒有放棄希望，經過自己的深思熟慮，我又找到了兩種可行的解決辦法。這讓我想起了普希金的一首詩歌：
假如生活欺騙了你，不要悲傷，不要心急，憂鬱的日子裡需要鎮靜，一切都會過去，一切都是瞬息，一切都會過去。希望之火需要再燃，需要呵護，不致讓暴風雨將其熄滅，不致讓自己在黑暗、陰冷、無助中絕望。
一首好詩吟完之後，我們再來想想還有沒有其他的方案。反正我是想到了，Java 7 以後可以使用 ThreadLocalRandom 類，程式碼示例如下：
public class GenerateRandomThreadLocal {
public static void main(String[] args) {
int leftLimit = 2;
int rightLimit = 11;
Runnable r = () -> {
int generatedInteger = ThreadLocalRandom.current().nextInt(leftLimit, rightLimit +1);
System.out.println(generatedInteger);
};
for (int i = 1; i < 10; i++) {
new Thread(r).start();
}
}
}
程式輸出的結果如下：
11
9
6
10
6
6
10
7
3
ThreadLocalRandom 類繼承自 Random 類，它使用了內部生成的種子來初始化（外部無法設定，所以不能再現測試場景），並且不需要顯式地使用 new 關鍵字來建立物件（Random 可以通過構造方法設定種子），可以直接通過靜態方法 current() 獲取針對本地執行緒級別的物件：
static final ThreadLocalRandom instance = new ThreadLocalRandom();
static final void localInit() {
int p = probeGenerator.addAndGet(PROBE_INCREMENT);
int probe = (p == 0) ? 1 : p; // skip 0
long seed = mix64(seeder.getAndAdd(SEEDER_INCREMENT));
Thread t = Thread.currentThread();
U.putLong(t, SEED, seed);
U.putInt(t, PROBE, probe);
}
public static ThreadLocalRandom current() {
if (U.getInt(Thread.currentThread(), PROBE) == 0)
localInit();
return instance;
}
這樣做的好處就是，在多執行緒或者執行緒池的環境下，可以節省不必要的記憶體開銷。
最後，我再提供一個解決方案，使用 Apache Commons Math 類庫的 RandomDataGenerator 類。在使用該類庫之前，需要在 pom.xml 檔案中引入該類庫的依賴。
<dependency>
<groupId>org.apache.commons</groupId>
<artifactId>commons-math3</artifactId>
<version>3.6.1</version>
</dependency>
在需要生成指定範圍的隨機數時，使用 new RandomDataGenerator() 獲取隨機生成器例項，然後使用 nextInt() 方法直接獲取最大值與最小值之間的隨機數。來看示例。
public class RandomDataGeneratorDemo {
public static void main(String[] args) {
int leftLimit = 2;
int rightLimit = 11;
Runnable r = () -> {
int generatedInteger = new RandomDataGenerator().nextInt( leftLimit,rightLimit);
System.out.println(generatedInteger);
};
for (int i = 1; i < 10; i++) {
new Thread(r).start();
}
}
}
輸出結果如下所示：
8
4
4
4
10
3
10
3
6
結果完全符合我們的預期——這也是我的最後一招，沒想到就這麼愉快地全交給你了。
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