初看一臉懵逼，看懂直接跪下！
我最近在 stackoverflow 上看到一段代碼，怎么說呢。
就是初看一臉懵逼，看懂直接跪下！
我先帶你看看 stackoverflow 上的這個問題是啥，然后引出這段代碼：
https://stackoverflow.com/questions/15182496/why-does-this-code-using-random-strings-print-hello-world
問題特別簡單，就一句話：
誰能給我解釋一下：為什么這段代碼使用隨機字符串打印出了 hello world？
代碼也很簡單，我把它拿出來給你跑一下：
public?class?MainTest?{
????public?static?void?main(String[]?args)?{
????????System.out.println(randomString(-229985452)?+?"?"?+?randomString(-147909649));
????}
????public?static?String?randomString(int?i)?{
????????Random?ran?=?new?Random(i);
????????StringBuilder?sb?=?new?StringBuilder();
????????while?(true)?{
????????????int?k?=?ran.nextInt(27);
????????????if?(k?==?0)
????????????????break;
????????????sb.append((char)?('`'?+?k));
????????}
????????return?sb.toString();
????}
}
上面的代碼你也可以直接粘貼到你的運行環(huán)境中跑一下，看看是不是也輸出的 hello world：
我就問你：即使代碼都給你了，第一眼看到 hello world 的時候你懵不懵逼？
高贊回答
高贊回答也特別簡單，就這么兩句話。
我給你翻譯一下，這個哥們說：
當我們調用 Random 的構造方法時，給定了一個“種子”（seed）參數。比如本例子中的：-229985452 或 -147909649。
那么 Random 將從指定的種子值開始生成隨機數。
而每個用相同的種子構造的 Random 對象，都會按照產生相同的模式產生數字。
沒看的太明白，對不對？
沒關系，我給你上一段代碼，你就能恍然大悟上面這一段說的是啥事：
public?static?void?main(String[]?args)?{
????randomString(-229985452);
????System.out.println("------------");
????randomString(-229985452);
}
private?static?void?randomString(int?i)?{
????Random?ran?=?new?Random(i);
????System.out.println(ran.nextInt());
????System.out.println(ran.nextInt());
????System.out.println(ran.nextInt());
????System.out.println(ran.nextInt());
????System.out.println(ran.nextInt());
}
這段代碼，在我的機器上運行結果是這樣的：
你拿過去跑，你的運行結果也一定是這樣的。
這是為什么呢？
答案就在 Javadoc 上寫著的：
如果用相同的種子創(chuàng)建了兩個 Random 的實例，并且對每個實例進行了相同的方法調用序列，那么它們將生成并返回相同的數字序列。
在上面的代碼中兩個 -229985452 就是相同的種子，而三次 nextInt() 調用，就是相同的調用序列。
所以，他們生成并返回相同的、看起來是隨機的數字。
而我們正常在程序里面的用法應該是這樣的：
在 new Random() 的時候，不會去指定一個值。
我們都知道 Random 是一個偽隨機算法，而構建的時候指定了 seed 參數的就是一個更加偽的偽隨機算法了。
因為如果我可以推測出你的 seed 的話，或者你的 seed 泄露了，那么理論上我就可以推測出你隨機數生成序列。
這個我已經在前面的代碼中演示了。
再看看問題
在前面稍微解釋了 “seed” 的關鍵之處之后，我們再回過頭去品一品這個問題，大概就能看出點端倪了。
主要看這個循環(huán)里面的代碼。
首先 nextInt(27) 就限定了，當前返回的數 k 一定是在 [0,27) 之間的一個數字。
如果返回 0，那么循環(huán)結束，如果不為零。則做一個類型轉換。
接下來就是一個 char 類型的強制轉換。
看到數字轉 char 類型，就應該條件反射的想到 ascii 碼：
從 ascii 碼 表中，我們可以到 “96” 就是這里的這個符號：
所以，下面這個代碼的范圍就是 [96+1，96+26]：
'`' + k
也就是 [97,122]，即對應 ascii 碼的 a-z。
所以，我?guī)阍侔焉厦娴难菔敬a拆解一下。
首先 new Random(-229985452).nextInt(27) 的前五個返回是這樣的：
而 new Random(-147909649).nextInt(27) 的前五個返回是這樣的：
所以，對照著 ascii 碼表看，就能看出其對應的字母了：
8 ?+ 96 = 104 --> h
5 ?+ 96 = 101 --> e
12 + 96 = 108 --> l
12 + 96 = 108 --> l
15 + 96 = 111 --> o
23 + 96 = 119 --> w
15 + 96 = 111 --> o
18 + 96 = 114 --> r
12 + 96 = 108 --> l
4 ?+ 96 = 100 --> d
現在，對于這一段謎一樣的代碼為什么輸出了 “hello world” 的原因，心里是不是撥開云霧見青天，心里跟明鏡兒似的。
看穿了，也就是一個小把戲而已。
然后這個問題下面還有個評論，讓我看到了另外一種打開方式：
你能指定打印出 hello world，那么理論上我也能指定打出其他的單詞。
比如這個老哥就打了一個短語：the quick browny fox jumps over a lazy dog.
如果從字面上直譯過來，那么就是“敏捷的棕色狐貍跨過懶狗”，好像也是狗屁不通的樣子。
但是，你知道的，我的 English 水平是比較 high 的，一眼就看出這個短語在這里肯定不簡單。
于是查了一下：
果然是有點故事的，屬于 tricks in tricks。
你看學沙雕技術的時候還順便豐富了自己的英語技能，一舉多得，這一會看完了還不得在文末給我點個贊、點個“在看”啥的？
看完這個老哥的 quick brown fox 示例之后，我又有一點新想法了。
既然它能把所有的字母都打出來，那我是不是也能把我想要的特定的短語也打出來呢？
比如 i am fine thank you and you 這樣的東西。
而查找指定單詞對應的 seed 這樣的功能的代碼，在這個問題的回答中，已經有“好事之人”幫我們寫出來了。
我就直接粘過來，你也可以直接拿去就用：
public?static?long?generateSeed(String?goal,?long?start,?long?finish)?{
????char[]?input?=?goal.toCharArray();
????char[]?pool?=?new?char[input.length];
????label:
????for?(long?seed?=?start;?seed?????????Random?random?=?new?Random(seed);
????????for?(int?i?=?0;?i?????????????pool[i]?=?(char)?(random.nextInt(27)?+?'`');
????????if?(random.nextInt(27)?==?0)?{
????????????for?(int?i?=?0;?i?????????????????if?(input[i]?!=?pool[i])
????????????????????continue?label;
????????????}
????????????return?seed;
????????}
????}
????throw?new?NoSuchElementException("Sorry?:/");
}
那么我要找前面提到的短語，就很簡單了：
而且運行的時候我明顯感覺到，在搜索“thank”這個單詞的時候，花了很多時間。
為什么？
我給你講一個故事啊，只有一句話，你肯定聽過：
只要時間足夠漫長，猴子都能敲出一部《莎士比亞》。
我們這里 generateSeed 方法，就相當于這個猴子。而 thank 這個單詞，就是《莎士比亞》。
在 generateSeed 方法里面，通過 26 個字母不斷的排列組合，總是能排列出 “thank” 的，只是時間長短而已。
單詞越長，需要的時間就越長。
比如我來個 congratulations，這么長的單詞。你猜要跑多久？
本來這篇文章是周一發(fā)的，但是周一發(fā)的時候忘記標注原創(chuàng)了，所以我發(fā)了之后立刻刪除了文章。
剛好這個單詞我就可以多跑兩天時間。
我看了一下，從 4 月 10 號 00：05 分，跑到 4 月12 號 22 點，70?個小時了都還沒跑出來：
控制臺空空蕩蕩，我甚至懷疑是不是程序停了。于是還看了一下線程堆棧，確認了程序確實是在跑：
但是理論上來講只要有足夠長的時間，這個 seed 一定會被找到。
至此，你應該完全明白了為什么前面提到的那段代碼，使用隨機字符串的方式打印出了 hello world。
源碼
你以為我要帶你讀源碼？
不是的，我主要帶你吃瓜。
首先，看一下的 Random 無參構造函數：
好家伙，原來也是套個了個“無參”的殼而已，實際上還是自己搞了一個 seed，然后調用了有參構造方法。
只是它構建的時候加入了“System.nanoTime()”這個變量，讓 seed 看起來隨機了一點而已。
等等，前面不是還有一個“seedUniquifier”方法嗎？
這個方法是這樣的：
好家伙，看到第一眼的時候我頭都大了，這里面有兩個“魔法數”?。?/p>
181783497276652981L
8682522807148012L
這玩意也看不懂啊？
遇事不決，stackoverflow。
一搜就能找到這個地方：
https://stackoverflow.com/questions/18092160/whats-with-181783497276652981-and-8682522807148012-in-random-java-7
在這個問題里面，他說他對這兩個數字也感到很懵逼，網上找了一圈，相關的資料非常的少。但是找到一個論文，里面提到了其中一個很接近的“魔數”：
論文中提到的數是這樣的：
看到沒有？
這 Java 源碼中的數字前面少了一個“1”呀，咋回事呢，該不會是拷貝的時候弄錯了吧？
下面的一個高贊回答是這樣的：
“看起來確實像是拷錯了。”
有點意思，你要說這是寫 Java 源碼的老哥 copy 代碼的時候手抖了，我就來勁了。
馬上去 Java Bug 的頁面上拿著那串數字搜一下，還真有意外收獲：
https://bugs.openjdk.java.net/browse/JDK-8201634
在這個 bug 的描述里面，他讓我注意到了源碼的這個地方：
原來這個地方的注釋代表著一個論文呀，那么這個論文里面肯定就藏著這個數的來源。
等等，我怎么感覺這個論文的名字有點像眼熟??？
前面 stackoverflow 中提到的這個鏈接，點進去就是一個論文地址：
你看看這個論文的名稱和 Java 這里的注釋是不是說的一回事呀：
那必須是一回事啊，只是一個小寫一個大寫而已。
所以，到這里實錘了，確實是最開始寫 Java 這塊源碼的老哥 copy 數字的時候手抖了，少 copy 了一個 “1”。
而且我甚至都能想象到當時寫這部分源碼的時候，那個老哥把“1181783497276652981”這個數字粘過來，發(fā)現：哎，這前面怎么有兩個 1 啊，整重復了，刪除了吧。
至于把這個“1”刪除了之后，會帶來什么問題呢？
反正這里關聯(lián)了一個問題，說的是：并發(fā)調用 new Random() 的隨機性不夠大。
這我就沒去研究了，有興趣可以去看看，我只負責帶你吃瓜。
所以，基于這個“瓜”，官方修改了一次這個代碼：
剛好我這里有 JDK 15 和 JDK 8 版本的代碼，我去看了一下，還真是差了一個 “1” :
而且關于隨機數，現在一般很少用 Random 了吧。
直接就是上 ThreadLocalRandom 了，它不香嗎？
什么，你說不會？
好了，那本文的技術部分就到這里啦。