Java中生成N字节随机数组的多种实现方案

1. 概述

生成随机字节数组是Java开发中的常见需求，不同场景下需要选择合适的实现方式。本文将深入探讨三种主流方案：使用java.util.Random、java.security.SecureRandom以及Apache Commons工具包（含RandomUtils和UniformRandomProvider）。通过对比分析，帮助开发者根据性能、安全性和易用性需求做出最佳选择。

2. 使用Random类

java.util.Random是生成随机字节数组最简单直接的方式，适合对性能要求高于安全性的场景（如测试数据生成）：

@Test
public void givenSizeWhenGenerateUsingRandomThenOK() {
    byte[] byteArray = new byte[SIZE];
    Random random = new Random();
    random.nextBytes(byteArray);

    assertEquals(SIZE, byteArray.length);
}

⚠️ 注意：由于Random不具备加密安全性，切勿用于生成敏感数据（如密钥、令牌等）。

3. 使用SecureRandom类

当需要生成安全不可预测的随机数据时，SecureRandom是首选方案。专为加密强度设计：

@Test
public void givenSizeWhenGenerateUsingSecureRandomThenOK() {
    byte[] byteArray = new byte[SIZE];
    SecureRandom secureRandom = new SecureRandom();
    secureRandom.nextBytes(byteArray);

    assertEquals(SIZE, byteArray.length);
}

虽然性能略逊于Random，但在安全敏感场景（如密码学应用）中是不可替代的选择。

4. 使用Apache Commons工具包

Apache Commons提供了更丰富的随机数生成工具，但需注意版本演进：

4.1 RandomUtils（已弃用）

通过添加commons-lang3依赖使用：

<dependency>
    <groupId>org.apache.commons</groupId>
    <artifactId>commons-lang3</artifactId>
    <version>3.16.0</version>
</dependency>

简化了生成流程：

@Test
public void givenSizeWhenGenerateUsingRandomUtilsThenOK() {
    byte[] byteArray = RandomUtils.nextBytes(SIZE);

    assertEquals(SIZE, byteArray.length);
}

❌ 重要提示：RandomUtils已被标记为废弃，推荐升级到Apache Commons RNG。

4.2 UniformRandomProvider（推荐方案）

引入commons-rng-simple依赖：

<dependency>
    <groupId>org.apache.commons</groupId>
    <artifactId>commons-rng-simple</artifactId>
    <version>1.6</version>
</dependency>

性能最优解：

@Test
public void givenSizeWhenGenerateUsingUniformRandomProviderThenOK() {
    byte[] byteArray = new byte[SIZE];
    UniformRandomProvider randomProvider = RandomSource.XO_RO_SHI_RO_128_PP.create();
    randomProvider.nextBytes(byteArray);

    assertEquals(SIZE, byteArray.length);
}

✅ 核心优势：

性能碾压：基于现代算法（如XO_RO_SHI_RO_128_PP），速度远超其他方案
算法多样：支持Mersenne Twister等多种算法
统计质量高：XOR shift算法变体提供更好的随机性分布

5. 总结

方案	适用场景	安全性	性能	备注
java.util.Random	非敏感测试数据	❌	⭐⭐⭐	简单但不够安全
SecureRandom	密码学/安全敏感场景	✅	⭐⭐	安全首选
UniformRandomProvider	高性能通用场景	⚠️	⭐⭐⭐⭐	Apache Commons RNG推荐方案

踩坑指南：

安全场景别用Random，性能场景慎用SecureRandom
新项目直接上UniformRandomProvider，别用废弃的RandomUtils

完整示例代码见GitHub仓库

Persistence

REST

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