快捷導(dǎo)航

JAVA生成八位不重復(fù)隨機數(shù)最快的方法總結(jié)(省時間省空間)

更新時間：2024年03月07日 08:44:27 作者：玉滿堂_YTM

隨機數(shù)在實際中使用很廣泛,比如要隨即生成一個固定長度的字符串、數(shù)字,這篇文章主要給大家介紹了關(guān)于JAVA生成八位不重復(fù)隨機數(shù)最快的方法,文中介紹的方法省時間省空間,需要的朋友可以參考下

原代碼

private String getCode(){
    // 生成一個隨機的8位編碼
    String code = StringUtils.getRandom(8);
    // 獲取緩存中的編碼集合
    Set<String> codeSets = redisCache.getCacheSet(Constants.ACT_CODE_KEY);
    // 如果生成的編碼在緩存集合中已經(jīng)存在，則遞歸調(diào)用getCode方法重新生成編碼
    if(codeSets.contains(code)){
        return getCode();
    }
    // 如果生成的編碼在緩存集合中不存在，則直接返回該編碼
    return code;
}

缺點：

1.遞歸調(diào)用可能導(dǎo)致性能問題：在生成編碼的過程中，如果隨機生成的編碼已經(jīng)存在于緩存集合中，那么會通過遞歸調(diào)用getCode()方法重新生成編碼，直到找到一個不存在于緩存集合中的編碼為止。這種遞歸調(diào)用可能會導(dǎo)致性能問題，特別是當(dāng)緩存集合中的編碼數(shù)量較大時，遞歸的次數(shù)可能非常多，影響系統(tǒng)的響應(yīng)時間和資源消耗。

2.缺乏生成編碼沖突的處理機制：雖然通過遞歸調(diào)用確保了生成的編碼不會與緩存集合中已有的編碼重復(fù)，但并沒有處理編碼沖突的其他情況。如果編碼沖突的概率較高，那么遞歸調(diào)用新代碼的次數(shù)可能會很多，影響系統(tǒng)性能。

新代碼：

import java.util.UUID;

private String getCode(){
    String code = UUID.randomUUID().toString().substring(0, 8);
    return code;
}

UUID是根據(jù)時間戳和計算機MAC地址等數(shù)據(jù)生成的全局唯一標(biāo)識符，非常適合作為唯一編碼使用。

使用UUID.randomUUID()來獲取一個UUID對象，然后調(diào)用toString()方法將其轉(zhuǎn)換為String類型。接著，我們通過substring(0, 8)方法截取UUID字符串的前8位作為編碼。

UUID內(nèi)容：

package com.muyuan.common.utils.uuid;
//記得更改包名
import java.security.MessageDigest;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.security.SecureRandom;
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.ThreadLocalRandom;
import com.muyuan.common.exception.UtilException;

/**
 * 提供通用唯一識別碼（universally unique identifier）（UUID）實現(xiàn)
 *
 * 
 */
public final class UUID implements java.io.Serializable, Comparable<UUID>
{
    private static final long serialVersionUID = -1185015143654744140L;

    /**
     * SecureRandom 的單例
     *
     */
    private static class Holder
    {
        static final SecureRandom numberGenerator = getSecureRandom();
    }

    /** 此UUID的最高64有效位 */
    private final long mostSigBits;

    /** 此UUID的最低64有效位 */
    private final long leastSigBits;

    /**
     * 私有構(gòu)造
     * 
     * @param data 數(shù)據(jù)
     */
    private UUID(byte[] data)
    {
        long msb = 0;
        long lsb = 0;
        assert data.length == 16 : "data must be 16 bytes in length";
        for (int i = 0; i < 8; i++)
        {
            msb = (msb << 8) | (data[i] & 0xff);
        }
        for (int i = 8; i < 16; i++)
        {
            lsb = (lsb << 8) | (data[i] & 0xff);
        }
        this.mostSigBits = msb;
        this.leastSigBits = lsb;
    }

    /**
     * 使用指定的數(shù)據(jù)構(gòu)造新的 UUID。
     *
     * @param mostSigBits 用于 {@code UUID} 的最高有效 64 位
     * @param leastSigBits 用于 {@code UUID} 的最低有效 64 位
     */
    public UUID(long mostSigBits, long leastSigBits)
    {
        this.mostSigBits = mostSigBits;
        this.leastSigBits = leastSigBits;
    }

    /**
     * 獲取類型 4（偽隨機生成的）UUID 的靜態(tài)工廠。 使用加密的本地線程偽隨機數(shù)生成器生成該 UUID。
     * 
     * @return 隨機生成的 {@code UUID}
     */
    public static UUID fastUUID()
    {
        return randomUUID(false);
    }

    /**
     * 獲取類型 4（偽隨機生成的）UUID 的靜態(tài)工廠。 使用加密的強偽隨機數(shù)生成器生成該 UUID。
     * 
     * @return 隨機生成的 {@code UUID}
     */
    public static UUID randomUUID()
    {
        return randomUUID(true);
    }

    /**
     * 獲取類型 4（偽隨機生成的）UUID 的靜態(tài)工廠。 使用加密的強偽隨機數(shù)生成器生成該 UUID。
     * 
     * @param isSecure 是否使用{@link SecureRandom}如果是可以獲得更安全的隨機碼，否則可以得到更好的性能
     * @return 隨機生成的 {@code UUID}
     */
    public static UUID randomUUID(boolean isSecure)
    {
        final Random ng = isSecure ? Holder.numberGenerator : getRandom();

        byte[] randomBytes = new byte[16];
        ng.nextBytes(randomBytes);
        randomBytes[6] &= 0x0f; /* clear version */
        randomBytes[6] |= 0x40; /* set to version 4 */
        randomBytes[8] &= 0x3f; /* clear variant */
        randomBytes[8] |= 0x80; /* set to IETF variant */
        return new UUID(randomBytes);
    }

    /**
     * 根據(jù)指定的字節(jié)數(shù)組獲取類型 3（基于名稱的）UUID 的靜態(tài)工廠。
     *
     * @param name 用于構(gòu)造 UUID 的字節(jié)數(shù)組。
     *
     * @return 根據(jù)指定數(shù)組生成的 {@code UUID}
     */
    public static UUID nameUUIDFromBytes(byte[] name)
    {
        MessageDigest md;
        try
        {
            md = MessageDigest.getInstance("MD5");
        }
        catch (NoSuchAlgorithmException nsae)
        {
            throw new InternalError("MD5 not supported");
        }
        byte[] md5Bytes = md.digest(name);
        md5Bytes[6] &= 0x0f; /* clear version */
        md5Bytes[6] |= 0x30; /* set to version 3 */
        md5Bytes[8] &= 0x3f; /* clear variant */
        md5Bytes[8] |= 0x80; /* set to IETF variant */
        return new UUID(md5Bytes);
    }

    /**
     * 根據(jù) {@link #toString()} 方法中描述的字符串標(biāo)準(zhǔn)表示形式創(chuàng)建{@code UUID}。
     *
     * @param name 指定 {@code UUID} 字符串
     * @return 具有指定值的 {@code UUID}
     * @throws IllegalArgumentException 如果 name 與 {@link #toString} 中描述的字符串表示形式不符拋出此異常
     *
     */
    public static UUID fromString(String name)
    {
        String[] components = name.split("-");
        if (components.length != 5)
        {
            throw new IllegalArgumentException("Invalid UUID string: " + name);
        }
        for (int i = 0; i < 5; i++)
        {
            components[i] = "0x" + components[i];
        }

        long mostSigBits = Long.decode(components[0]).longValue();
        mostSigBits <<= 16;
        mostSigBits |= Long.decode(components[1]).longValue();
        mostSigBits <<= 16;
        mostSigBits |= Long.decode(components[2]).longValue();

        long leastSigBits = Long.decode(components[3]).longValue();
        leastSigBits <<= 48;
        leastSigBits |= Long.decode(components[4]).longValue();

        return new UUID(mostSigBits, leastSigBits);
    }

    /**
     * 返回此 UUID 的 128 位值中的最低有效 64 位。
     *
     * @return 此 UUID 的 128 位值中的最低有效 64 位。
     */
    public long getLeastSignificantBits()
    {
        return leastSigBits;
    }

    /**
     * 返回此 UUID 的 128 位值中的最高有效 64 位。
     *
     * @return 此 UUID 的 128 位值中最高有效 64 位。
     */
    public long getMostSignificantBits()
    {
        return mostSigBits;
    }

    /**
     * 與此 {@code UUID} 相關(guān)聯(lián)的版本號. 版本號描述此 {@code UUID} 是如何生成的。
     * <p>
     * 版本號具有以下含意:
     * <ul>
     * <li>1 基于時間的 UUID
     * <li>2 DCE 安全 UUID
     * <li>3 基于名稱的 UUID
     * <li>4 隨機生成的 UUID
     * </ul>
     *
     * @return 此 {@code UUID} 的版本號
     */
    public int version()
    {
        // Version is bits masked by 0x000000000000F000 in MS long
        return (int) ((mostSigBits >> 12) & 0x0f);
    }

    /**
     * 與此 {@code UUID} 相關(guān)聯(lián)的變體號。變體號描述 {@code UUID} 的布局。
     * <p>
     * 變體號具有以下含意：
     * <ul>
     * <li>0 為 NCS 向后兼容保留
     * <li>2 <a  rel="external nofollow" >IETF RFC 4122</a>(Leach-Salz), 用于此類
     * <li>6 保留，微軟向后兼容
     * <li>7 保留供以后定義使用
     * </ul>
     *
     * @return 此 {@code UUID} 相關(guān)聯(lián)的變體號
     */
    public int variant()
    {
        // This field is composed of a varying number of bits.
        // 0 - - Reserved for NCS backward compatibility
        // 1 0 - The IETF aka Leach-Salz variant (used by this class)
        // 1 1 0 Reserved, Microsoft backward compatibility
        // 1 1 1 Reserved for future definition.
        return (int) ((leastSigBits >>> (64 - (leastSigBits >>> 62))) & (leastSigBits >> 63));
    }

    /**
     * 與此 UUID 相關(guān)聯(lián)的時間戳值。
     *
     * <p>
     * 60 位的時間戳值根據(jù)此 {@code UUID} 的 time_low、time_mid 和 time_hi 字段構(gòu)造。<br>
     * 所得到的時間戳以 100 毫微秒為單位，從 UTC（通用協(xié)調(diào)時間） 1582 年 10 月 15 日零時開始。
     *
     * <p>
     * 時間戳值僅在在基于時間的 UUID（其 version 類型為 1）中才有意義。<br>
     * 如果此 {@code UUID} 不是基于時間的 UUID，則此方法拋出 UnsupportedOperationException。
     *
     * @throws UnsupportedOperationException 如果此 {@code UUID} 不是 version 為 1 的 UUID。
     */
    public long timestamp() throws UnsupportedOperationException
    {
        checkTimeBase();
        return (mostSigBits & 0x0FFFL) << 48//
                | ((mostSigBits >> 16) & 0x0FFFFL) << 32//
                | mostSigBits >>> 32;
    }

    /**
     * 與此 UUID 相關(guān)聯(lián)的時鐘序列值。
     *
     * <p>
     * 14 位的時鐘序列值根據(jù)此 UUID 的 clock_seq 字段構(gòu)造。clock_seq 字段用于保證在基于時間的 UUID 中的時間唯一性。
     * <p>
     * {@code clockSequence} 值僅在基于時間的 UUID（其 version 類型為 1）中才有意義。 如果此 UUID 不是基于時間的 UUID，則此方法拋出
     * UnsupportedOperationException。
     *
     * @return 此 {@code UUID} 的時鐘序列
     *
     * @throws UnsupportedOperationException 如果此 UUID 的 version 不為 1
     */
    public int clockSequence() throws UnsupportedOperationException
    {
        checkTimeBase();
        return (int) ((leastSigBits & 0x3FFF000000000000L) >>> 48);
    }

    /**
     * 與此 UUID 相關(guān)的節(jié)點值。
     *
     * <p>
     * 48 位的節(jié)點值根據(jù)此 UUID 的 node 字段構(gòu)造。此字段旨在用于保存機器的 IEEE 802 地址，該地址用于生成此 UUID 以保證空間唯一性。
     * <p>
     * 節(jié)點值僅在基于時間的 UUID（其 version 類型為 1）中才有意義。<br>
     * 如果此 UUID 不是基于時間的 UUID，則此方法拋出 UnsupportedOperationException。
     *
     * @return 此 {@code UUID} 的節(jié)點值
     *
     * @throws UnsupportedOperationException 如果此 UUID 的 version 不為 1
     */
    public long node() throws UnsupportedOperationException
    {
        checkTimeBase();
        return leastSigBits & 0x0000FFFFFFFFFFFFL;
    }

    /**
     * 返回此{@code UUID} 的字符串表現(xiàn)形式。
     *
     * <p>
     * UUID 的字符串表示形式由此 BNF 描述：
     * 
     * <pre>
     * {@code
     * UUID                   = <time_low>-<time_mid>-<time_high_and_version>-<variant_and_sequence>-<node>
     * time_low               = 4*<hexOctet>
     * time_mid               = 2*<hexOctet>
     * time_high_and_version  = 2*<hexOctet>
     * variant_and_sequence   = 2*<hexOctet>
     * node                   = 6*<hexOctet>
     * hexOctet               = <hexDigit><hexDigit>
     * hexDigit               = [0-9a-fA-F]
     * }
     * </pre>
     * 
     * </blockquote>
     *
     * @return 此{@code UUID} 的字符串表現(xiàn)形式
     * @see #toString(boolean)
     */
    @Override
    public String toString()
    {
        return toString(false);
    }

    /**
     * 返回此{@code UUID} 的字符串表現(xiàn)形式。
     *
     * <p>
     * UUID 的字符串表示形式由此 BNF 描述：
     * 
     * <pre>
     * {@code
     * UUID                   = <time_low>-<time_mid>-<time_high_and_version>-<variant_and_sequence>-<node>
     * time_low               = 4*<hexOctet>
     * time_mid               = 2*<hexOctet>
     * time_high_and_version  = 2*<hexOctet>
     * variant_and_sequence   = 2*<hexOctet>
     * node                   = 6*<hexOctet>
     * hexOctet               = <hexDigit><hexDigit>
     * hexDigit               = [0-9a-fA-F]
     * }
     * </pre>
     * 
     * </blockquote>
     *
     * @param isSimple 是否簡單模式，簡單模式為不帶'-'的UUID字符串
     * @return 此{@code UUID} 的字符串表現(xiàn)形式
     */
    public String toString(boolean isSimple)
    {
        final StringBuilder builder = new StringBuilder(isSimple ? 32 : 36);
        // time_low
        builder.append(digits(mostSigBits >> 32, 8));
        if (false == isSimple)
        {
            builder.append('-');
        }
        // time_mid
        builder.append(digits(mostSigBits >> 16, 4));
        if (false == isSimple)
        {
            builder.append('-');
        }
        // time_high_and_version
        builder.append(digits(mostSigBits, 4));
        if (false == isSimple)
        {
            builder.append('-');
        }
        // variant_and_sequence
        builder.append(digits(leastSigBits >> 48, 4));
        if (false == isSimple)
        {
            builder.append('-');
        }
        // node
        builder.append(digits(leastSigBits, 12));

        return builder.toString();
    }

    /**
     * 返回此 UUID 的哈希碼。
     *
     * @return UUID 的哈希碼值。
     */
    @Override
    public int hashCode()
    {
        long hilo = mostSigBits ^ leastSigBits;
        return ((int) (hilo >> 32)) ^ (int) hilo;
    }

    /**
     * 將此對象與指定對象比較。
     * <p>
     * 當(dāng)且僅當(dāng)參數(shù)不為 {@code null}、而是一個 UUID 對象、具有與此 UUID 相同的 varriant、包含相同的值（每一位均相同）時，結(jié)果才為 {@code true}。
     *
     * @param obj 要與之比較的對象
     *
     * @return 如果對象相同，則返回 {@code true}；否則返回 {@code false}
     */
    @Override
    public boolean equals(Object obj)
    {
        if ((null == obj) || (obj.getClass() != UUID.class))
        {
            return false;
        }
        UUID id = (UUID) obj;
        return (mostSigBits == id.mostSigBits && leastSigBits == id.leastSigBits);
    }

    // Comparison Operations

    /**
     * 將此 UUID 與指定的 UUID 比較。
     *
     * <p>
     * 如果兩個 UUID 不同，且第一個 UUID 的最高有效字段大于第二個 UUID 的對應(yīng)字段，則第一個 UUID 大于第二個 UUID。
     *
     * @param val 與此 UUID 比較的 UUID
     *
     * @return 在此 UUID 小于、等于或大于 val 時，分別返回 -1、0 或 1。
     *
     */
    @Override
    public int compareTo(UUID val)
    {
        // The ordering is intentionally set up so that the UUIDs
        // can simply be numerically compared as two numbers
        return (this.mostSigBits < val.mostSigBits ? -1 : //
                (this.mostSigBits > val.mostSigBits ? 1 : //
                        (this.leastSigBits < val.leastSigBits ? -1 : //
                                (this.leastSigBits > val.leastSigBits ? 1 : //
                                        0))));
    }

    // -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
    // Private method start
    /**
     * 返回指定數(shù)字對應(yīng)的hex值
     * 
     * @param val 值
     * @param digits 位
     * @return 值
     */
    private static String digits(long val, int digits)
    {
        long hi = 1L << (digits * 4);
        return Long.toHexString(hi | (val & (hi - 1))).substring(1);
    }

    /**
     * 檢查是否為time-based版本UUID
     */
    private void checkTimeBase()
    {
        if (version() != 1)
        {
            throw new UnsupportedOperationException("Not a time-based UUID");
        }
    }

    /**
     * 獲取{@link SecureRandom}，類提供加密的強隨機數(shù)生成器 (RNG)
     * 
     * @return {@link SecureRandom}
     */
    public static SecureRandom getSecureRandom()
    {
        try
        {
            return SecureRandom.getInstance("SHA1PRNG");
        }
        catch (NoSuchAlgorithmException e)
        {
            throw new UtilException(e);
        }
    }

    /**
     * 獲取隨機數(shù)生成器對象<br>
     * ThreadLocalRandom是JDK 7之后提供并發(fā)產(chǎn)生隨機數(shù)，能夠解決多個線程發(fā)生的競爭爭奪。
     * 
     * @return {@link ThreadLocalRandom}
     */
    public static ThreadLocalRandom getRandom()
    {
        return ThreadLocalRandom.current();
    }
}

更新（新方法）

private String getCode(){
        String code = RandomStringUtils.randomAlphanumeric(8);
        return code;
    }

RandomStringUtils 是 Apache Commons Lang 庫中的一個工具類，用于生成隨機字符串。
randomAlphanumeric(8) 是 RandomStringUtils 類的靜態(tài)方法，它接受一個整數(shù)參數(shù)，指定生成字符串的長度。這里傳入?yún)?shù) 8，表示生成一個長度為8的隨機字符串。

RandomStringUtils.randomAlphanumeric() 方法是典型的時間換空間的實現(xiàn)。

這個方法會生成一個指定長度的隨機字符串，由數(shù)字和字母組成。它的具體實現(xiàn)會利用 Java 內(nèi)置的隨機數(shù)生成器 java.util.Random 生成隨機數(shù)，然后通過循環(huán)逐個字符添加到生成的字符串中。因此，這個方法會消耗一定的時間和計算資源來生成隨機字符串。

相比較于其他實現(xiàn)方式，例如預(yù)先生成所有可能的隨機字符串并保存在內(nèi)存中，RandomStringUtils.randomAlphanumeric() 方法可以避免占用大量內(nèi)存空間。因此，我們可以將其視為一種時間換空間的實現(xiàn)方式，是在保證隨機性的同時，盡可能地減少內(nèi)存資源的占用。