Java 난수의 몇 가지 흥미로운 용도

우리 모두 알고 있듯이 난수는 모든 프로그래밍 언어의 가장 기본적인 기능 중 하나입니다. 난수를 생성하는 기본 방법은 동일합니다. 0과 1 사이의 난수를 생성합니다. 간단해 보이지만 때로는 몇 가지 흥미로운 기능을 간과할 때가 있습니다.

우리는 책에서 무엇을 배우나요?

Java에서 난수를 생성하는 가장 명확하고 직관적인 방법은 다음을 호출하는 것입니다.

java.lang.Math.random()

다른 모든 언어에서 난수를 생성하는 것은 수학 도구를 사용하는 것과 같습니다. , pow, Floor, sqrt 및 기타 수학 함수. 대부분의 사람들은 책, 튜토리얼, 강좌를 통해 이 수업에 대해 배웁니다. 간단한 예: 배정밀도 부동 소수점 숫자는 0.0에서 1.0까지 생성될 수 있습니다. 그런 다음 위의 정보를 기반으로 개발자가 0.0에서 10.0 사이의 배정밀도 부동 소수점 숫자를 생성하려면 다음과 같이 작성됩니다.

Math.random() * 10

그리고 0에서 10 사이의 정수를 생성하려면 다음과 같이 작성됩니다. , 다음과 같이 작성됩니다:

Math.round(Math.random() * 10)

Advanced

Math.random()의 소스 코드를 읽거나 간단히 IDE의 자동 완성 기능을 사용하여 개발자는 쉽게 찾을 수 있습니다. java.lang.Math.random() 내부 무작위 생성 객체를 사용합니다. 이 객체는 유연한 무작위 생성(부울 값, 모든 숫자 유형, 가우스 분포까지)을 허용하는 매우 강력한 객체입니다. 예를 들면 다음과 같습니다.

new java.util.Random().nextInt(10)

단점이 있습니다. 즉 객체라는 것입니다. 해당 메서드는 인스턴스를 통해 호출되어야 하며, 이는 해당 생성자를 먼저 호출해야 함을 의미합니다. 메모리가 충분하면 위의 표현이 허용되지만 메모리가 부족하면 문제가 발생합니다.

난수를 생성해야 할 때마다 새 인스턴스가 생성되는 것을 방지하는 간단한 솔루션은 정적 클래스를 사용하는 것입니다. 아마도 java.lang.Math에 대해 생각해 보셨을 것 같습니다. 우리는 java.lang.Math의 초기화를 개선했습니다. 이 프로젝트는 규모가 작지만 잘못되지 않는지 확인하기 위해 몇 가지 간단한 단위 테스트도 수행해야 합니다.

프로그램이 저장을 위해 난수를 생성해야 한다고 가정하면 문제가 다시 발생합니다. 예를 들어 상태를 저장하고 다음 난수를 계산하는 데 사용되는 내부 번호인 시드를 운영하거나 보호해야 하는 경우가 있습니다. 이러한 특별한 경우에는 무작위로 생성된 개체를 공유하는 것이 부적절합니다.

동시성

Java EE 다중 스레드 애플리케이션의 컨텍스트에서 무작위로 생성된 인스턴스 객체는 여전히 클래스 또는 기타 구현 클래스에 정적 속성으로 저장될 수 있습니다. 다행히 java.util.Random은 스레드로부터 안전하므로 여러 스레드 호출이 시드를 파괴할 위험이 없습니다.

고려해야 할 또 다른 사항은 다중 스레드 java.lang.ThreadLocal 인스턴스입니다. 게으른 접근 방식은 Java 자체 API를 통해 단일 인스턴스를 구현하는 것입니다. 물론 각 스레드가 자체 인스턴스 개체를 갖도록 할 수도 있습니다.

Java는 java.util.Random의 단일 인스턴스를 관리하는 좋은 방법을 제공하지 않습니다. 그러나 오랫동안 기다려온 Java 7에서는 난수를 생성하는 새로운 방법을 제공합니다.

java.util.concurrent.ThreadLocalRandom.current().nextInt(10)

이 새로운 API는 다른 두 가지 방법의 장점인 단일 인스턴스/Math.random()과 같은 정적 액세스를 결합합니다. 마찬가지로 유연합니다. ThreadLocalRandom은 높은 동시성을 처리하는 다른 방법보다 빠릅니다.

경험

Chris Marasti-Georg는 다음과 같이 지적했습니다.

Math.round(Math.random() * 10)

은 분포를 불균형하게 만듭니다. 예를 들어 0.0 - 0.499999는 0으로 반올림되고 0.5 - 1.499999는 반올림됩니다. 0 1로 반올림됩니다. 따라서 올바른 균형 분포를 달성하기 위해 이전 구문을 사용하는 방법은 다음과 같습니다.

Math.floor(Math.random() * 11)

다행히 java.util.Random 또는 java.util.concurrent.ThreadLocalRandom을 사용하는 경우에는 위의 문제에 대해 걱정합니다.

Java 실무 프로젝트에는 java.util.Random API를 잘못 사용할 경우 몇 가지 위험이 있습니다. 이번 강의에서는

Math.abs(rnd.nextInt())%n

을 사용하지 말고

rnd.nextInt(n)