一套優秀的隨機字符串生成機制不僅需要確保全局唯一性，還需要考慮到性能等問題。翻看了之前寫過的一篇生成三位整數隨機數的博文《Java 生成三位隨機數》，發現她滿足了當時的需求，現在提供一個基於她的plus版本，提高隨機數的應用范圍和復雜度。本篇文章帶大家探究一下如何用字母和數字生成隨機字符串。
前言
用字母和數字隨機生成不重復的字符串需要滿足如下條件：
- 唯一性：確保每個字符串都是系統中獨一無二的，使得可以根據此字符串進行反向推導。
- 隨機性：滿足難於從字符串上推斷出生成機制的要求。
- 高效性：算法簡單，時間復雜度低，或者不過度耗費系統資源。
- 簡潔性：用戶可以方便的識別。
例如，我們平時看到的邀請碼、短信驗證碼或者圖形驗證碼，就是一組隨機字符串，由此可見，隨機字符串的應用非常廣，老鐵們需要了解一下她的生成機制。這些隨機字符串的長度通常在6位左右，就是為了滿足簡潔性。
隨機生成字符串
這里提供一個隨機生成字符串的工具類，里面包括五種生成機制，源碼如下。當然，為了達到不重復的目的，需要在數據庫中創建一張專門維護已使用隨機字符串的表tabA，在生成隨機字符串后，根據此字符串到tabA中查重，如果存在，則繼續生成新的字符串，直到拿到不重復的字符串為止。
import java.util.Arrays;
import java.util.Collections;
import java.util.List;
import java.util.Random;
/**
* 用字母和數字生成不重復的隨機字符串
*
* @author Wiener
* @date 2020/11/17
*/
public class RandomUtil {
/**
* 字符源，可以剔除O、L、0和1，避免0和1與O和L混淆，這里沒有剔除<br/>
* 可以根據需要加入小寫英文字母和特殊字符等
*/
private static final String[] GENERATE_SOURCE = new String[]{"0", "1", "2", "3", "4", "5", "6", "7",
"8", "9", "A", "B", "C", "D", "E", "F", "G", "H", "I", "J",
"K", "L", "M", "N", "O", "P", "Q", "R", "S", "T", "U", "V",
"W", "X", "Y", "Z"};
private static final int STR_LEN = GENERATE_SOURCE.length;
/**
* 使用 Collections.shuffle 生成六位隨機字符串
*
* @return
*/
private static String generateByShuffle() {
List<String> list = Arrays.asList(GENERATE_SOURCE);
//打亂元素排序，增加反推難度
Collections.shuffle(list);
StringBuilder randomStr = new StringBuilder();
for (int i = 0; i < STR_LEN; i++) {
randomStr.append(list.get(i));
}
//更改下面兩個數字可以取到不同位數的隨機數哦
return randomStr.substring(4, 10);
}
public static void main(String[] args) {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
System.out.println(generateByRandom(6));
}
System.out.println(generateByShuffle() + "---" + STR_LEN);
}
/**
* 生成數字和字母組合，字母區分大小寫
*
* @param length 隨機字符串的長度
* @return
*/
public static String generateByRandom(final int length) {
StringBuilder randomSb = new StringBuilder(length);
Random random = new Random();
for (int i = 0; i < length; i++) {
// 輸出字母還是數字
String charOrNum = random.nextInt(2) % 2 == 0 ? "char" : "num";
// 字符串
if ("char".equals(charOrNum)) {
// 判斷字母大小寫
int choice = random.nextInt(2) % 2 == 0 ? 65 : 97;
randomSb = randomSb.append((char) (choice + random.nextInt(26)));
} else {
randomSb = randomSb.append(random.nextInt(10));
}
}
return randomSb.toString();
}
/**
* 生成隨機字符串，generateByRandom的簡化版
* @param count 隨機字符串的長度
* @param source 源字符集
* @return
*/
public static String doGenerate(int count, String[] source) {
StringBuilder sb = new StringBuilder(count);
int sourceLen = source.length;
for (int i = 0; i < count; i++) {
final int index = new Random().nextInt(sourceLen);
sb.append(source[index]);
}
return sb.toString();
}
/**
* @param begin 自增長序列
* @return
*/
public static String generateByOrder(final int begin) {
List<String> src = Arrays.asList(GENERATE_SOURCE);
Collections.shuffle(src);
StringBuilder randomSb = new StringBuilder(6);
int i4 = (begin) % 36;
int i3 = (begin / (36)) % 36;
int i2 = (begin / (36 * 36)) % 36;
int i1 = (begin / (36 * 36 * 36)) % 36;
int i0 = (begin / (36 * 36 * 36 * 36)) % 36;
int i = (begin / (36 * 36 * 36 * 36 * 36)) % 36;
randomSb = randomSb.append(src.get(i0)).append(src.get(i1))
.append(src.get(i2)).append(src.get(i3))
.append(src.get(i4)).append(src.get(i));
return randomSb.toString();
}
}
第一種生成機制generateByShuffle()基於Collections.shuffle 生成六位隨機字符串。generateByRandom(int length)借助Random()函數生成區分字母大小寫的隨機字符串，字符串長度可以根據入參自定義，提供了更靈活的生成機制。doGenerate(int count, String[] source) 是generateByRandom(int length)的簡化版。第四種生成機制generateByOrder(int begin)需要在使用時維護一個自增長序列，保證入參begin是自增長的，舉個例子：
public static void main(String[] args) {
for (int i = 0; i < 100; i = i+10) {
System.out.println(generateByOrder(i));
}
}
第五種生成機制是直接使用randomAlphanumericc(final int count)函數，她位於org.apache.commons.lang3包下的RandomStringUtils類中，可以隨機生成指定長度為count的字符串。
代碼如下：
/**
* @param count the length of random string to create
* @return
*/
public static String randomAlphanumeric(int count) {
return RandomStringUtils.randomAlphanumeric(count);
}
另外，RandomStringUtils類中的函數randomAscii(final int count)可以生成從ASCII 32到126組成的隨機字符串，長度為count。
結束語
本文介紹了四種用26個字母和10個數字，隨機生成一個不重復6位字符串的策略。當業務不斷發展，如果36^6個字符串依舊無法滿足業務需求，則可采用以下方式進行擴充：
- 擴充邀請碼位數，比如變為8位或者更多位。
- 擴充字符源，比如加入小寫字母，加減號等特殊字符。第二種和第四種生成機制已經使用了小寫字母。
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