Java中使用SecureRandom生成唯一的正长整型

SecureRandom类位于java.security包中，专为加密目的和关键安全情况而设计，使用确保高度不可预测性的算法。

在本教程中，我们将讨论使用SecureRandom生成唯一的正长整型值，并探讨生成多个值时避免冲突的安全性。

使用nextLong()
SecureRandom的nextLong ()方法返回一个long类型的值，它是一个随机的 64 位数字。这些值随机分布在极宽的值范围内，从Long.MIN_VALUE (-2^63) 到Long.MAX_VALUE (2^63 – 1)。

该方法继承自Random类。然而，由于使用更多数量的种子位，因此在冲突概率方面保证更安全。

在底层，它使用伪随机数生成器 (PRNG)（也称为确定性随机位生成器或 DRBG）与操作系统提供的熵源相结合。

让我们看看如何使用它来生成随机长值：

new SecureRandom().nextLong();

如果我们打印此方法调用的一些结果，我们可能会看到如下输出：

4926557902899092186
-2282075914544479463
-4653180235857827604
6589027106659854836

因此，如果我们只需要正值，那么我们还需要使用Math.abs()：

SecureRandom secureRandom = new SecureRandom();
long randomPositiveLong = Math.abs(secureRandom.nextLong());

这样，就可以保证结果始终为正：

assertThat(randomPositiveLong).isNotNegative();

碰撞概率
因为我们需要生成唯一的值，所以确保碰撞的概率足够低非常重要。

正如我们上面提到的，nextLong()方法生成一个范围从 -2^63 到 2^63 – 1 的64 位随机长值。随后，通过应用Math.abs()，我们消除任何负号，从而产生范围从 0 到 2^62 – 1。

因此，碰撞概率计算为 1 / 2^62。以十进制形式表示，此概率约为 0.000000000000000000216840434497100900。对于大多数实际应用，我们可以认为这个低概率是微不足道的。

假设它每秒生成一个值，平均而言，在大约 (2^62) / (60) / (60) / (24) / (365.25) 年（即大约 146,135,511,523 年）的时间内只会发生一次碰撞。延长的时间进一步凸显了碰撞事件的罕见性。

结论
在本文中，我们讨论了如何使用SecureRandom生成唯一的正长值。这种方法被认为是有效的，因为它确保了高度的不可预测性，并且碰撞的概率对于大多数应用来说是微不足道的，因此它适合在各种情况下使用。