在Java编程中，随机生成数组是一项常见的需求，广泛应用于数据模拟、算法测试、游戏开发等场景，要实现这一功能，需要结合Java的随机数生成机制和数组操作技巧，本文将从基础方法到高级应用,详细解析Java随机生成数组的多种实现方式。
使用Math.random()生成随机数组
Math.random()是Java中最基础的随机数生成方法，它返回一个[0.0, 1.0)范围内的double类型随机数，通过适当转换，可以生成指定范围的随机整数数组，要生成一个长度为10、元素范围为0到99的随机数组,可以这样实现：
int[] array = new int[10];
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
array[i] = (int)(Math.random() * 100);
}
这种方法简单直观，但缺点是随机数范围受限，且无法保证随机数的均匀分布，对于需要更高精度的随机数场景,建议使用更专业的随机数生成器。
使用Random类实现更灵活的随机数组
Java.util.Random类提供了更丰富的随机数生成方法，支持不同类型的随机数生成（整数、浮点数、布尔值等）以及自定义范围,以下是使用Random类生成随机数组的示例：
import java.util.Random;
Random random = new Random();
int[] array = new int[10];
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
array[i] = random.nextInt(100); // 生成0-99的随机整数
}
Random类的nextInt(int bound)方法可以指定随机数的上限（不包括bound值），这比Math.random()更加灵活，还可以使用nextDouble()、nextLong()等方法生成不同类型的随机数。
使用ThreadLocalRandom优化多线程环境
在多线程应用程序中，使用Random类可能会因竞争而导致性能下降，Java 7引入了ThreadLocalRandom类，它为每个线程提供了独立的随机数生成器，避免了线程安全问题,以下是使用示例：
import java.util.concurrent.ThreadLocalRandom;
int[] array = new int[10];
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
array[i] = ThreadLocalRandom.current().nextInt(100);
}
ThreadLocalRandom.current()获取当前线程的随机数生成器，nextInt()方法同样支持指定范围，这种方法特别适合高并发场景,能显著提升随机数生成的效率。
生成特定范围的随机数组
实际应用中，经常需要生成指定范围的随机数组，例如1到100之间的随机数,可以通过调整随机数生成算法来实现：
int min = 1;
int max = 100;
int[] array = new int[10];
Random random = new Random();
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
array[i] = random.nextInt(max - min + 1) + min;
}
这里使用nextInt(max - min + 1)生成0到(max-min)的随机数，然后加上min值，最终得到min到max之间的随机数,这种方法适用于任何整数范围。
生成不重复的随机数组
在某些场景下，需要生成不重复的随机数组，如抽奖、随机排序等,可以使用HashSet或数组标记法来实现：
import java.util.HashSet;
import java.util.Set;
Random random = new Random();
Set<Integer> set = new HashSet<>();
int[] array = new int[10];
while (set.size() < array.length) {
set.add(random.nextInt(100));
}
array = set.stream().mapToInt(Integer::intValue).toArray();
这种方法利用HashSet的去重特性，确保数组元素不重复，如果数组范围较小（如0到99），也可以使用布尔数组标记已生成的数字,效率更高。
生成随机二维数组
对于二维数组,只需嵌套循环即可实现随机生成：
int rows = 3, cols = 4;
int[][] matrix = new int[rows][cols];
Random random = new Random();
for (int i = 0; i < rows; i++) {
for (int j = 0; j < cols; j++) {
matrix[i][j] = random.nextInt(100);
}
}
这种方法可以扩展到多维数组,只需增加循环层数即可。
使用Java 8 Stream API生成随机数组
Java 8的Stream API提供了函数式编程风格,可以更简洁地生成随机数组：
import java.util.Random; import java.util.stream.IntStream; int[] array = new Random().ints(10, 0, 100).toArray();
ints(10, 0, 100)生成一个包含10个0到99之间随机整数的流，toArray()将其转换为数组，这种方法代码简洁,适合函数式编程爱好者。
随机数生成器的性能优化
在需要大量随机数的场景下，性能优化很重要，可以采取以下措施：1）重用Random对象而非频繁创建；2）对于批量生成，使用Random的ints()方法；3）在多线程环境下使用ThreadLocalRandom。
// 高效批量生成 int[] largeArray = new Random().ints(1_000_000, 0, 1000).toArray();
随机数生成的注意事项
在使用随机数生成器时，需要注意以下几点：1）Random类不是线程安全的，多线程环境下应使用ThreadLocalRandom；2）Math.random()内部使用Random类，性能不如直接使用Random；3）对于加密安全场景，应使用SecureRandom而非Random或Math.random。
通过以上方法，可以根据不同需求灵活生成随机数组，从简单的Math.random()到高效的ThreadLocalRandom，再到功能丰富的Stream API，Java提供了多种工具满足各种随机数生成场景，掌握这些技术,将有助于提升程序的灵活性和实用性。
