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제3장. 숫자
난수 생성

Java:
난수 생성

방법:

자바에서는 java.util 패키지의 Random 클래스 또는 특정 사용 사례에 대한 ThreadLocalRandom과 SecureRandom 클래스를 사용하여 랜덤 숫자를 생성할 수 있습니다. 다음 예제는 이러한 클래스의 사용 방법을 설명합니다.

Random 클래스 사용하기

Random 클래스는 간단한 의사 랜덤 숫자를 생성하는 방법을 제공합니다.

import java.util.Random;

public class RandomExample {
    public static void main(String[] args) {
        Random rand = new Random(); // Random 객체 생성

        int randInt = rand.nextInt(50); // 0부터 49까지의 랜덤 정수 생성
        double randDouble = rand.nextDouble(); // 0.0과 1.0 사이의 랜덤 더블 생성
        boolean randBoolean = rand.nextBoolean(); // 랜덤 부울 생성
        
        System.out.println("랜덤 Int: " + randInt);
        System.out.println("랜덤 Double: " + randDouble);
        System.out.println("랜덤 Boolean: " + randBoolean);
    }
}

ThreadLocalRandom 클래스 사용하기

동시성 애플리케이션의 경우, ThreadLocalRandom은 Random보다 효율적입니다.

import java.util.concurrent.ThreadLocalRandom;

public class ThreadLocalRandomExample {
    public static void main(String[] args) {
        int randInt = ThreadLocalRandom.current().nextInt(1, 101); // 1부터 100까지
        double randDouble = ThreadLocalRandom.current().nextDouble(1.0, 10.0); // 1.0부터 10.0까지
        
        System.out.println("랜덤 Int: " + randInt);
        System.out.println("랜덤 Double: " + randDouble);
    }
}

SecureRandom 클래스 사용하기

암호화 작업을 위해서, SecureRandom은 더 높은 수준의 보안을 제공합니다.

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); // 바이트를 안전한 랜덤 숫자로 채움
        
        System.out.println("안전한 랜덤 바이트:");
        for (byte b : bytes) {
            System.out.printf("%02x ", b);
        }
    }
}

심층 탐구

랜덤 번호 생성은 컴퓨팅 초기 이래로 상당히 발전해 왔습니다. 자바의 Random 클래스는 선형 합동 공식을 사용하여 의사 랜덤 숫자를 생성하는데, 이는 결정론적이며 높은 보안 응용 프로그램에는 적합하지 않습니다. 이로 인해 더 정교한 알고리즘(예: SHA1PRNG)을 사용하여 암호학적으로 강력한 랜덤 숫자를 생성하는 SecureRandom이 도입되었습니다.

그러나 Random과 SecureRandom은 멀티쓰레드 환경에서의 성능 저하와 같은 단점이 있습니다. 자바 7에서는 이 문제를 해결하기 위해 스레드 로컬 랜덤 숫자 생성기를 제공하는 ThreadLocalRandom 클래스가 도입되어 동시성 애플리케이션에서 성능이 크게 향상되었습니다.

이러한 클래스는 대부분의 필요를 충족시키지만, 극도로 높은 규모의 요구 사항이나 특수한 요구 사항의 경우, 개발자는 추가 라이브러리를 탐색하거나 맞춤형 솔루션을 개발할 수 있습니다. 사용 사례의 보안 요구 사항과 성능 요구 사항에 따라 올바른 접근 방법을 선택하는 것이 필수적입니다.

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