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Java 21的Pseudorandom的笔记

news 2025/5/23 20:02:54

Linux系统下，常见的随机数生成设备：

/dev/random
随机性比较好，依赖内核的中断，当中断数量不足，获取随机数的操作会被阻塞。通过安装haveged，可以提升熵值。
JDK的默认选项。
/dev/urandom
通过熵池来产生随机数，牺牲一定的随机性，解决性能问题。
启动Java应用时，增加如下选项，指定使用/dev/urandom作为随机数生成器。
```
-Djava.security.egd=file:/dev/./urandom
```

文档

Java Core Libraries
Pseudorandom Number Generators
PRNGs即Pseudorandom Number Generators。
Characteristics of PRNGs

Generating Pseudorandom Numbers with RandomGenerator Interface
使用RandomGenerator来获取随机数，样例代码，如下：

RandomGenerator random1 = RandomGenerator.of("Random");
long value1 = random1.nextLong();
System.out.println(value1);

使用RandomGeneratorFactory来创建随机数生成器，并获取随机数，样例代码，如下：

RandomGeneratorFactory<RandomGenerator> factory2 =RandomGeneratorFactory.of("SecureRandom");
RandomGenerator random2 = factory2.create();
long value2 = random2.nextLong();
System.out.println(value2);

使用Random来获取随机数，样例代码，如下：

Random random = new Random();
int randomNumber = random.nextInt();
System.out.println(randomNumber);

使用SecureRandom来获取随机数，样例代码，如下：

SecureRandom r1 = new SecureRandom();
SecureRandom r2 = SecureRandom.getInstance("NativePRNG");
SecureRandom r3 = SecureRandom.getInstance("DRBG",DrbgParameters.instantiation(128, RESEED_ONLY, null));

RandomGenerator的几个子类，如下：

RandomGenerator.StreamableGenerator
RandomGenerator.SplittableGenerator
RandomGenerator.LeapableGenerator
RandomGenerator.JumpableGenerator
RandomGenerator.ArbitrarilyJumpableGenerator

Generating Pseudorandom Numbers in Multithreaded Applications
Dynamically Creating New Generators
Creating Stream of Generators
Choosing a PRNG Algorithm
通过使用RandomGenerator.isDeprecated()或者RandomGeneratorFactory.isDeprecated()，可以检查随机数生成算法是否被Java官方推荐使用。
当前可用的随机数生成算法：
- L64X128MixRandom
- Xoroshiro128PlusPlus
- L32X64StarStarRandom
- L32X64MixRandom
- Xoshiro256PlusPlus
- L64X256MixRandom
- MRG32k3a
- L128X128MixRandom
- L128X256MixRandom
- L64X1024MixRandom
- L128X1024MixRandom
选择随机数生成器时，平衡如下因素：
- speed，生成随机数的速度
- space，算法运行时占用的空间
- period，随机数的生成周期

参考资料

Java获取/dev/urandom的随机数
java dev urandom_/dev/random和/dev/urandom的一点备忘
/dev/urandom和/dev/random的区别
linux 手动安装移植 haveged，解决随机数初始化慢的问题
熵值低于1000，需要启动haveged
haveged的代码仓库

Additionally, since v5.6, as soon as the CRNG (the Linux cryptographic-strength random number generator) gets ready, /dev/random does not block on reads anymore.
haveged的官方主页
在Java中，可以使用java.util.Random类来生成随机数，使用Java生成随机数的示例代码
【Java代码审计】失效认证及不安全随机数篇
Procedual Generation in Minecraft - Structure Generation