一套优秀的随机字符串生成机制不仅需要确保全局唯一性，还需要考虑到性能等问题。翻看了之前写过的一篇生成三位整数随机数的博文《Java 生成三位随机数》，发现她满足了当时的需求，现在提供一个基于她的plus版本，提高随机数的应用范围和复杂度。本篇文章带大家探究一下如何用字母和数字生成随机字符串。
前言
用字母和数字随机生成不重复的字符串需要满足如下条件：
- 唯一性：确保每个字符串都是系统中独一无二的，使得可以根据此字符串进行反向推导。
- 随机性：满足难于从字符串上推断出生成机制的要求。
- 高效性：算法简单，时间复杂度低，或者不过度耗费系统资源。
- 简洁性：用户可以方便的识别。
例如，我们平时看到的邀请码、短信验证码或者图形验证码，就是一组随机字符串，由此可见，随机字符串的应用非常广，老铁们需要了解一下她的生成机制。这些随机字符串的长度通常在6位左右，就是为了满足简洁性。
随机生成字符串
这里提供一个随机生成字符串的工具类，里面包括五种生成机制，源码如下。当然，为了达到不重复的目的，生成随机字符串后，需要到数据库中查重，如果重复，则继续生成新的字符串，直到拿到不重复的字符串为止。
import java.util.Arrays;
import java.util.Collections;
import java.util.List;
import java.util.Random;
/**
* 用字母和数字生成不重复的随机字符串
*
* @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与O和L混淆，这里没有剔除<br/>
* 可以根据需要加入小写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 生成六位随机字符串
*
* @return
*/
private static String generateByShuffle() {
List<String> list = Arrays.asList(GENERATE_SOURCE);
//打乱元素排序，增加反推难度
Collections.shuffle(list);
StringBuilder randomStr = new StringBuilder();
for (int i = 0; i < STR_LEN; i++) {
randomStr.append(list.get(i));
}
//更改下面两个数字可以取到不同位数的随机数哦
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);
}
/**
* 生成数字和字母组合，字母区分大小写
*
* @param length 随机字符串的长度
* @return
*/
public static String generateByRandom(final int length) {
StringBuilder randomSb = new StringBuilder(length);
Random random = new Random();
for (int i = 0; i < length; i++) {
// 输出字母还是数字
String charOrNum = random.nextInt(2) % 2 == 0 ? "char" : "num";
// 字符串
if ("char".equals(charOrNum)) {
// 判断字母大小写
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();
}
/**
* 生成随机字符串，generateByRandom的简化版
* @param count 随机字符串的长度
* @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 自增长序列
* @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();
}
}
第一种生成机制generateByShuffle()基于Collections.shuffle 生成六位随机字符串。generateByRandom(int length)借助Random()函数生成区分字母大小写的随机字符串，字符串长度可以根据入参自定义，提供了更灵活的生成机制。doGenerate(int count, String[] source) 是generateByRandom(int length)的简化版。第四种生成机制generateByOrder(int begin)需要在使用时维护一个自增长序列，保证入参begin是自增长的，举个例子：
public static void main(String[] args) {
for (int i = 0; i < 100; i = i+10) {
System.out.println(generateByOrder(i));
}
}
第五种生成机制是直接使用randomAlphanumericc(final int count)函数，她位于org.apache.commons.lang3包下的RandomStringUtils类中，可以随机生成指定长度为count的字符串。
代码如下：
/**
* @param count the length of random string to create
* @return
*/
public static String randomAlphanumeric(int count) {
return RandomStringUtils.randomAlphanumeric(count);
}
另外，RandomStringUtils类中的函数randomAscii(final int count)可以生成从ASCII 32到126组成的随机字符串，长度为count。
结束语
本文介绍了四种用26个字母和10个数字，随机生成一个不重复6位字符串的策略。当业务不断发展，如果36^6个字符串依旧无法满足业务需求，则可采用以下方式进行扩充：
- 扩充邀请码位数，比如变为8位或者更多位。
- 扩充字符源，比如加入小写字母，加减号等特殊字符。第二种和第四种生成机制已经使用了小写字母。
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