如何理解“伪随机”以及“随机种子”

“真随机”与“伪随机”

真随机：就是我们传统意义上理解的“随机”，随机事件如今天是否下雨，抛硬币的正反面，家门口的十字路口今天发生车祸等等。这些看似毫无规律而言的事件发生的概率是“随机的”。所谓的“真随机”，是完全杂乱的，不存在统计学参杂的，具有不可预测性和不可重现性。
伪随机：观点在于“万物皆有起因”，就像福尔摩斯所说的，如果将世界一切物质都能量化成“参数”，那么“一切都可以预测”，就好象“今天会不会下雨”这样的随机事件其实也是气候状态所决定的，是有原因的。计算机上的“伪随机”也是如此，想让机器真的给你生成一个**概率上“随机的”**随机数是仍然没办法实现的。因此“伪随机”的“伪”指的是计算机产生的伪随机数既是随机的（不是“假随机”）又是有规律的。

“伪随机数”与“随机种子”

有限状态机不能产生真正的随机数的，所以，现代计算机中，无法通过一个纯算法来生成真正的随机数，无论是哪种编程语言，单纯的算法生成的数字都是伪随机数，都是由可确定的函数通过一个种子，通过比较复杂的计算方法产生的伪随机数。而这个种子，就是我们说的**“随机种子”**。

可以这么理解：如果将生成的“伪随机数”看作是程序的输出的话，那么输入就是“随机种子”，而程序本身就是“随机函数”，如下图所示：

每次调用随机函数，随机函数都会按顺序生成随机数序列中的“伪随机数”，实际上，对于每一个特定的随机种子，随机数序列都是固定的。

Java的随机数生成器

Java提供了几种随机数生成器，如Ramdom类、SecureRandom类等。

伪随机生成器：
随机函数可以称作是“伪随机数发生器”，它采用特定的算法，将随机种子seed转换成一系列的伪随机数，构成一个伪随机数序列，因此伪随机数依赖于seed的值。伪随机数的生成过程只依赖CPU，不依赖任何外部设备，生成速度快，不会阻塞。

Random类的使用：

public class randomNum {long seed = 1;Random r = new Random(seed);public void setSeed(long s){r.setSeed(s);seed = s;}public void random(){System.out.println("generate 5 random number by seed:"+seed);for(int i = 0; i < 5; ++i){System.out.println(r.nextInt());}}public static void main(String []args) {randomNum rn=new randomNum();rn.random();rn.setSeed(5);rn.random();}
}

如果使用Random构造函数时不提供参数，系统会默认使用当前的时间作为seed。（Ramdom类里面next方法可以读一读，挺有趣的）
运行结果：

generate 5 random number by seed:1
-1155869325
431529176
1761283695
1749940626
892128508
generate 5 random number by seed:5
-1157408321
758500184
379066948
-1667228448
2099829013
generate 5 random number by seed:1
-1155869325
431529176
1761283695
1749940626
892128508

代码和结果都很好理解，用同样的seed获得的序列是固定的，不同的seed却有不同的随机数数列，很好的阐述了什么叫“伪随机”，既有概率上的随机，又有可预测的共性。

强随机数
所谓的“强随机”，就是随机函数除了依赖算法之外，引入一些随机事件源使得随机函数更加“概率上随机”。

强随机数发生器依赖于操作系统底层提供的随机事件。强随机数生成器的初始化速度和生成速度都较慢，而且由于需要一定的熵累积才能生成足够强度的随机数，所以可能会造成阻塞。熵累积通常来源于多个随机事件源，如敲击键盘的时间间隔，移动鼠标的距离与间隔，特定中断的时间间隔等。所以，只有在需要生成加密性强的随机数据的时候才用它。

Java的强随机数发生器是java.security.SecureRandom类，它使用了synchronize方法保证了线程安全。

在linux的实现中，可以使用/dev/random和/dev/urandom作为随机事件源。由于/dev/random是堵塞的，在读取随机数的时候，当熵池值为空的时候会堵塞影响性能，尤其是系统大并发的生成随机数的时候。

真随机数
http://random.org/
从1998年开始提供在线真随机数服务了，它用大气噪音生成真随机数。他也提供了Java工具类，可以拿来使用。地址：
https://sourceforge.net/projects/randomjapi/

如在Linux系统中，SecureRandom的实现借助了/dev/random和/dev/urandom，可以使用硬件噪音生成随机数，尽量地贴近“真随机”。

C的随机数生成器

类似的，使用头文件<stdlib.h>中的srand和rand函数配合生成伪随机数序列。srand用于设置随机种子，rand按顺序生成随机数序列中的伪随机数。

/* This program generates and prints ten random integers between 1 and RAND_MAX*/#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>int main()
{usigned int seed;/*申明初始化器的种子，注意是usigned int型的*/int k;pringt("Enter a positive integer seed value: /n");scanf("%u",&seed);srand(seed);printf("Random Numbers are:/n");for(k = 1; k <= 10; k++)printf("%i",rand());printf("/n");return 0;
}

程序用于生成十个用户给定种子的伪随机数。