Kirjat
Java
Luku 3. Numerot
Satunnaislukujen generointi

Java:
Satunnaislukujen generointi

Kuinka:

Javassa satunnaislukujen generointi on mahdollista käyttämällä java.util-paketin Random-luokkaa tai tiettyihin käyttötarkoituksiin ThreadLocalRandom- ja SecureRandom-luokkia. Seuraavat esimerkit havainnollistavat näiden luokkien käyttöä.

Käyttäen Random-luokkaa

Random-luokka tarjoaa tavan generoida yksinkertaisia pseudo-satunnaislukoja.

import java.util.Random;

public class RandomExample {
    public static void main(String[] args) {
        Random rand = new Random(); // Luo Random-olio

        int randInt = rand.nextInt(50); // Generoi satunnaisen kokonaisluvun väliltä 0–49
        double randDouble = rand.nextDouble(); // Generoi satunnaisen liukuluvun välillä 0,0–1,0
        boolean randBoolean = rand.nextBoolean(); // Generoi satunnaisen boolean-arvon
        
        System.out.println("Satunnainen kokonaisluku: " + randInt);
        System.out.println("Satunnainen liukuluku: " + randDouble);
        System.out.println("Satunnainen boolean: " + randBoolean);
    }
}

Käyttäen ThreadLocalRandom-luokkaa

Rinnakkaissovelluksissa ThreadLocalRandom on tehokkaampi kuin Random.

import java.util.concurrent.ThreadLocalRandom;

public class ThreadLocalRandomExample {
    public static void main(String[] args) {
        int randInt = ThreadLocalRandom.current().nextInt(1, 101); // Väliltä 1–100
        double randDouble = ThreadLocalRandom.current().nextDouble(1.0, 10.0); // Väliltä 1,0–10,0
        
        System.out.println("Satunnainen kokonaisluku: " + randInt);
        System.out.println("Satunnainen liukuluku: " + randDouble);
    }
}

Käyttäen SecureRandom-luokkaa

Kryptografisiin operaatioihin SecureRandom tarjoaa korkeamman turvallisuustason.

import java.security.SecureRandom;

public class SecureRandomExample {
    public static void main(String[] args) {
        SecureRandom secRand = new SecureRandom();
        
        byte[] bytes = new byte[20];
        secRand.nextBytes(bytes); // Täyttää tavut turvallisilla satunnaisluvuilla
        
        System.out.println("Turvalliset satunnaiset tavut:");
        for (byte b : bytes) {
            System.out.printf("%02x ", b);
        }
    }
}

Syväsukellus

Satunnaislukujen generointi on kehittynyt merkittävästi tietokoneiden alkuaikojen jälkeen. Javan Random-luokka käyttää lineaarista kongruenssikaavaa pseudo-satunnaislukujen generointiin, jotka ovat deterministisiä eivätkä sovellu korkean turvallisuustason sovelluksiin. Tämä johti SecureRandom-luokan käyttöönottoon, joka käyttää monimutkaisempia algoritmeja (esim. SHA1PRNG) tuottaakseen kryptografisesti vahvoja satunnaislukuja.

Siitä huolimatta Random ja SecureRandom kärsivät puutteista, kuten suorituskyvyn heikkenemisestä monisäikeisissä ympäristöissä. Java 7:ssä esiteltiin ThreadLocalRandom-luokka käsittelemään tätä ongelmaa tarjoamalla säietietyt satunnaislukugeneraattorit, jotka merkittävästi parantavat suorituskykyä rinnakkaissovelluksissa.

Vaikka nämä luokat kattavat useimmat tarpeet, äärimmäisen suurille tai erikoistuneille vaatimuksille kehittäjät saattavat tutkia lisäkirjastoja tai kehittää räätälöityjä ratkaisuja. On olennaista valita oikea lähestymistapa käyttötapauksen turvallisuusvaatimusten ja suorituskykyvaatimusten perusteella.

Numerojen pyöristäminen