在 Java 中使用 SecureRandom 產生唯一的正長整數

1. 概述

SecureRandom類別位於java.security套件中，專為加密目的和關鍵安全情況而設計，使用確保高度不可預測性的演算法。

在本教學中，我們將討論使用SecureRandom產生唯一的正長整數值，並探討產生多個值時避免衝突的安全性。

SecureRandom的nextLong()方法傳回一個long類型的值，它是一個隨機的 64 位數。這些值隨機分佈在極寬的值範圍內，從Long.MIN_VALUE (-2^63) 到Long.MAX_VALUE (2^63 – 1)。

此方法繼承自Random類別。然而，由於使用更多數量的種子位，因此在衝突機率方面保證更安全。

讓我們看看如何使用它來產生隨機long值：

new SecureRandom().nextLong();

如果我們列印此方法呼叫的一些結果，我們可能會看到如下輸出：

4926557902899092186
 -2282075914544479463
 -4653180235857827604
 6589027106659854836

因此，如果我們只需要正值，那麼我們還需要使用Math.abs() ：

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

這樣，就可以保證結果永遠為正：

assertThat(randomPositiveLong).isNotNegative();

因為我們需要產生唯一的值，所以確保碰撞的機率夠低非常重要。

正如我們上面提到的， nextLong()方法產生一個範圍從 -2^63 到 2^63 – 1 的 64 位元隨機long值。隨後，透過應用Math.abs() ，我們消除任何負號，從而產生範圍從0 到2^62 – 1。

因此，碰撞機率計算為 1 / 2^62。以十進位形式表示，此機率約為 0.000000000000000000216840434497100900。對於大多數實際應用，我們可以認為這個低機率是微不足道的。

假設它每秒產生一個值，平均而言，在大約(2^62) / (60) / (60) / (24) / (365.25) 年（即大約146,135,511,523 年）的時間內只會發生一次碰撞。延長的時間進一步凸顯了碰撞事件的罕見性。

在本文中，我們討論如何使用SecureRandom產生唯一的long值。這種方法被認為是有效的，因為它確保了高度的不可預測性，並且碰撞的機率對於大多數應用來說是微不足道的，因此它適合在各種情況下使用。

與往常一樣，完整的源代碼可以在 GitHub 上取得。