用随机数发生器射击自己的脚

这将不是说明随机数生成器毕竟不是那么随机的文章之一。因此，您中的那些人希望获得有关如何破解老虎机，继续前进的指南，在这里什么也看不到。

相反，它是有关一个不太常见的锁争用问题的帖子，该问题隐藏在Java API的随机数生成器中。

要打开该主题，让我们开始研究如何在java.util.Random类中处理并发。 java.util.Random的实例是线程安全的。但是，在线程之间并发使用同一java.util.Random实例是同步的，并且我们已经发现趋向于触发影响应用程序性能的争用问题。

在您的日常企业应用程序中，这听起来似乎不是一个重要的问题–毕竟，您实际上有多少次实际执行了故意无法预测的事情？相反，您只是在按照可预见的方式遵循业务规则。我必须承认，尽管在某些情况下，这些业务规则比真正的随机种子生成算法所涉及的熵甚至更大，但这完全是另一回事。

但是，魔鬼隐藏在细节中，在这种情况下，碰巧是java.util.Random的子类，即java.util.SecureRandom 。此类，如名称所述，应在随机数生成器的结果必须是加密安全的情况下使用。由于人类未知的原因，在通常不希望随机性的密码安全方面具有重要意义的情况下，该实现已被选择为许多常见API的主干。

我们通过密切关注锁争用检测解决方案的采用来亲身体验这个问题。根据结果，通过看上去无害的java.io.File.createTempFile（）调用触发了Java应用程序中最常见的锁定问题之一。在后台，这种临时文件的创建依赖于SecureRandom类来计算文件的名称。

private static final SecureRandom random = new SecureRandom();
static File generateFile(String prefix, String suffix, File dir) {long n = random.nextLong();if (n == Long.MIN_VALUE) {n = 0;      // corner case} else {n = Math.abs(n);}return new File(dir, prefix + Long.toString(n) + suffix);
}

然后，在调用nextLong时，SecureRandom最终调用其方法nextBytes（），该方法定义为synced ：

synchronized public void nextBytes(byte[] bytes) {secureRandomSpi.engineNextBytes(bytes);
}

有人会说，如果我在每个线程中创建新的SecureRandom，我将不会遇到任何问题。不幸的是，这并不是那么简单。 SecureRandom使用java.security.SecureRandomSpi的实现，无论如何最终都会争夺它（您可能会在Jenkins问题跟踪器中看到以下带有一些基准的bug讨论）

这与某些应用程序使用模式结合在一起（尤其是如果您有许多SSL连接依靠SecureRandom来实现其加密握手魔术），则有形成长期持久争用问题的趋势。

如果您可以控制源代码，则解决此问题的方法很简单–只需重建解决方案即可依靠java.util.ThreadLocalRandom进行多线程设计。如果您坚持使用标准API，则解决方案可能会更复杂，并且需要大量重构。

故事的道德启示？ 并发很难。 尤其是在您的系统构建块没有考虑到这一点时。无论如何，我确实希望这篇文章至少从两个新库的诞生中拯救世界，在新库中，随机数生成器将成为竞争点。