如何產生 N 位元組的隨機位元組數組
1. 概述
有多種方法可以產生隨機位元組數組，每種方法適合不同的需求。在本教程中，我們將探索三種方法：使用內建java.util.Random類別、加密安全java.security.SecureRandom和 Apache Commons 實用程序，包括RandomUtils和UniformRandomProvider 。
在本教程結束時，我們將全面了解如何產生任意大小的隨機位元組數組，以及何時選擇每種方法。
2. 使用Random
java.util.Random類別提供了一種產生隨機位元組數組的簡單方法。它非常適合效能比安全性更重要的場景，例如產生用於測試的非敏感隨機資料：
@Test
public void givenSizeWhenGenerateUsingRandomThenOK() {
byte[] byteArray = new byte[SIZE];
Random random = new Random();
random.nextBytes(byteArray);
assertEquals(SIZE, byteArray.length);
}由於Random在加密上不安全，因此我們不應該將其用於安全敏感資料。
3.使用SecureRandom
當產生必須安全且不可預測的隨機資料時， SecureRandom是首選。它專門設計用於產生加密的強隨機值：
@Test
public void givenSizeWhenGenerateUsingSecureRandomThenOK() {
byte[] byteArray = new byte[SIZE];
SecureRandom secureRandom = new SecureRandom();
secureRandom.nextBytes(byteArray);
assertEquals(SIZE, byteArray.length);
}SecureRandom速度較慢，但對於產生安全隨機資料是必需的。
4. 使用 Apache Commons
Apache Commons Lang 提供了RandomUtils類，該類別提供了用於產生隨機資料的附加方法。要使用 Apache Commons Lang，我們在pom.xml檔案中新增commons-lang3依賴項：
<dependency>
<groupId>org.apache.commons</groupId>
<artifactId>commons-lang3</artifactId>
<version>3.16.0</version>
</dependency>此實用程式類別簡化了流程並與其他 Commons Lang 功能無縫整合。
讓我們看看它的實際效果：
@Test
public void givenSizeWhenGenerateUsingRandomUtilsThenOK() {
byte[] byteArray = RandomUtils.nextBytes(SIZE);
assertEquals(SIZE, byteArray.length);
}但是，需要注意的是， RandomUtils現在已棄用，建議使用Apache Commons RNG 。 Apache Commons RNG 提供了一種更強大、更有效率的方法來產生隨機資料。要使用它，我們需要包含commons-rng-simple依賴項：
<dependency>
<groupId>org.apache.commons</groupId>
<artifactId>commons-rng-simple</artifactId>
<version>1.6</version>
</dependency>
讓我們使用 Apache Commons RNG 中的UniformRandomProvider來產生一個隨機位元組數組：
@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);
}UniformRandomProvider不僅提供了用於生成隨機資料的更可靠和最新的 API，而且還優於討論的其他方法（包括Random ，使其成為最快的選擇。
UniformRandomProvider優於其他方法，因為它是基於XO_RO_SHI_RO_128_PP等現代演算法構建的，XO_RO_SHI_RO_128_PP 是XOR 移位演算法的變體。與Random等舊實作相比，該演算法在速度、統計品質和記憶體效率之間提供了更好的平衡。
XO_RO_SHI_RO系列演算法可提供速度並確保較長的周期，這對於高效能應用程式至關重要。
此外， Apache Commons RNG 還提供了多種其他演算法來滿足不同的需求，例如MT ( Mersenne Twister ) 和SPLIT_MIX_64 。
5. 結論
在本文中，我們探討了產生隨機位元組陣列的三種不同方法：使用java.util.Random 、 java.security.SecureRandom和 Apache Commons。每種方法都有其優點並且適合不同的場景。透過了解這些選項，我們可以選擇最適合我們特定要求的方法，無論我們需要效能、安全性或便利性。
與往常一樣，原始碼可以在 GitHub 上取得。