标签：随机数 random threadlocalrandom securerandom
Java提供两种类型的随机数发生器
1.伪随机数发生器
伪随机数发生器采用特定的算法，将随机数种子seed转换成一系列的伪随机数。伪随机数依赖于seed的值，给定相同的seed值总是生成相同的随机数。伪随机数的生成过程只依赖CPU，不依赖任何外部设备，生成速度快，不会阻塞。
Java提供的伪随机数发生器有java.util.Random类和java.util.concurrent.ThreadLocalRandom类。
Random类采用AtomicLong实现，保证多线程的线程安全性，但正如该类注释上说明的，多线程并发获取随机数时性能较差。
多线程环境中可以使用ThreadLocalRandom作为随机数发生器，ThreadLocalRandom采用了线程局部变量来改善性能，这样就可以使用long而不是AtomicLong，此外，ThreadLocalRandom还进行了字节填充，以避免伪共享。
2.强随机数发生器
强随机数发生器依赖于操作系统底层提供的随机事件。强随机数生成器的初始化速度和生成速度都较慢，而且由于需要一定的熵累积才能生成足够强度的随机数，所以可能会造成阻塞。熵累积通常来源于多个随机事件源，如敲击键盘的时间间隔，移动鼠标的距离与间隔，特定中断的时间间隔等。所以，只有在需要生成加密性强的随机数据的时候才用它。
Java提供的强随机数发生器是java.security.SecureRandom类，该类也是一个线程安全类，使用synchronize方法保证线程安全，但jdk并没有做出承诺在将来改变SecureRandom的线程安全性。因此，同Random一样，在高并发的多线程环境中可能会有性能问题。
在linux的实现中，可以使用/dev/random和/dev/urandom作为随机事件源。由于/dev/random是堵塞的，在读取随机数的时候，当熵池值为空的时候会堵塞影响性能，尤其是系统大并发的生成随机数的时候，如果在随机数要求不高的情况下，可以去读取/dev/urandom来避免阻塞，方法是通过设置参数
-Djava.security.egd=file:/dev/urandom
但这样由于jdk的一个bug，实际上需要这样指定这个值
-Djava.security.egd=file:/dev/./urandom
原因是，在 sun.security.provider.SunEntries类，seedSource先读取系统参数java.security.egd，如果值为空的时候，读取java.security配置文件中的参数securerandom.source, 在通常情况下，就是读取参数securerandom.source，默认值是/dev/urandom。
sun.security.provider.SeedGenerator
final static String URL_DEV_RANDOM = SunEntries.URL_DEV_RANDOM;
final static String URL_DEV_URANDOM = SunEntries.URL_DEV_URANDOM;
if (egdSource.equals(URL_DEV_RANDOM) || egdSource.equals(URL_DEV_URANDOM)) {
try {
instance = new NativeSeedGenerator();
if (debug != null) {
debug.println("Using operating system seed generator");
}
} catch (IOException e) {
if (debug != null) {
debug.println("Failed to use operating system seed "
+ "generator: " + e.toString());
}
}
} else if (egdSource.length() != 0) {
try {
instance = new URLSeedGenerator(egdSource);
if (debug != null) {
debug.println("Using URL seed generator reading from "
+ egdSource);
}
} catch (IOException e) {
if (debug != null)
debug.println("Failed to create seed generator with "
+ egdSource + ": " + e.toString());
}
}在代码中可以看到当配置值是file:/dev/random或者file:/dev/urandom的时候，启用NativeSeedGenerator, 而在linux下的NativeSeedGenerator类的实现是这样的
class NativeSeedGenerator extends SeedGenerator.URLSeedGenerator {
NativeSeedGenerator() throws IOException {
super();
}
}而URLSeedGenerator的默认构造方法是
URLSeedGenerator() throws IOException {
this(SeedGenerator.URL_DEV_RANDOM);
}也就是说哪怕设置了-Djava.security.egd=file:/dev/urandom，最后的结果一样是读取file:/dev/random，解决办法就是使用linux的多种路径表示法，即使用file:/dev/./urandom来绕过这个问题。
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