初看一脸懵逼,看懂直接跪下!
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· 2022-04-13
你好呀，我是歪歪。
我最近在 stackoverflow 上看到一段代码，怎么说呢。
就是初看一脸懵逼，看懂直接跪下！
我先带你看看 stackoverflow 上的这个问题是啥，然后引出这段代码：
https://stackoverflow.com/questions/15182496/why-does-this-code-using-random-strings-print-hello-world
问题特别简单，就一句话：
谁能给我解释一下：为什么这段代码使用随机字符串打印出了 hello world？
代码也很简单，我把它拿出来给你跑一下：
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();
}
}
上面的代码你也可以直接粘贴到你的运行环境中跑一下，看看是不是也输出的 hello world：
我就问你：即使代码都给你了，第一眼看到 hello world 的时候你懵不懵逼？
高赞回答
高赞回答也特别简单，就这么两句话。
我给你翻译一下，这个哥们说：
当我们调用 Random 的构造方法时，给定了一个“种子”（seed）参数。比如本例子中的：-229985452 或 -147909649。
那么 Random 将从指定的种子值开始生成随机数。
而每个用相同的种子构造的 Random 对象，都会按照产生相同的模式产生数字。
没看的太明白，对不对？
没关系，我给你上一段代码，你就能恍然大悟上面这一段说的是啥事：
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());
}
这段代码，在我的机器上运行结果是这样的：
你拿过去跑，你的运行结果也一定是这样的。
这是为什么呢？
答案就在 Javadoc 上写着的：
如果用相同的种子创建了两个 Random 的实例，并且对每个实例进行了相同的方法调用序列，那么它们将生成并返回相同的数字序列。
在上面的代码中两个 -229985452 就是相同的种子，而三次 nextInt() 调用，就是相同的调用序列。
所以，他们生成并返回相同的、看起来是随机的数字。
而我们正常在程序里面的用法应该是这样的：
在 new Random() 的时候，不会去指定一个值。
我们都知道 Random 是一个伪随机算法，而构建的时候指定了 seed 参数的就是一个更加伪的伪随机算法了。
因为如果我可以推测出你的 seed 的话，或者你的 seed 泄露了，那么理论上我就可以推测出你随机数生成序列。
这个我已经在前面的代码中演示了。
再看看问题
在前面稍微解释了 “seed” 的关键之处之后，我们再回过头去品一品这个问题，大概就能看出点端倪了。
主要看这个循环里面的代码。
首先 nextInt(27) 就限定了，当前返回的数 k 一定是在 [0,27) 之间的一个数字。
如果返回 0，那么循环结束，如果不为零。则做一个类型转换。
接下来就是一个 char 类型的强制转换。
看到数字转 char 类型，就应该条件反射的想到 ascii 码：
从 ascii 码 表中，我们可以到 “96” 就是这里的这个符号：
所以，下面这个代码的范围就是 [96+1，96+26]：
'`' + k
也就是 [97,122]，即对应 ascii 码的 a-z。
所以，我带你再把上面的演示代码拆解一下。
首先 new Random(-229985452).nextInt(27) 的前五个返回是这样的：
而 new Random(-147909649).nextInt(27) 的前五个返回是这样的：
所以，对照着 ascii 码表看，就能看出其对应的字母了：
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
现在，对于这一段谜一样的代码为什么输出了 “hello world” 的原因，心里是不是拨开云雾见青天，心里跟明镜儿似的。
看穿了，也就是一个小把戏而已。
然后这个问题下面还有个评论，让我看到了另外一种打开方式：
你能指定打印出 hello world，那么理论上我也能指定打出其他的单词。
比如这个老哥就打了一个短语：the quick browny fox jumps over a lazy dog.
如果从字面上直译过来，那么就是“敏捷的棕色狐狸跨过懒狗”，好像也是狗屁不通的样子。
但是，你知道的，我的 English 水平是比较 high 的，一眼就看出这个短语在这里肯定不简单。
于是查了一下：
果然是有点故事的，属于 tricks in tricks。
你看学沙雕技术的时候还顺便丰富了自己的英语技能，一举多得，这一会看完了还不得在文末给我点个赞、点个“在看”啥的？
看完这个老哥的 quick brown fox 示例之后，我又有一点新想法了。
既然它能把所有的字母都打出来，那我是不是也能把我想要的特定的短语也打出来呢？
比如 i am fine thank you and you 这样的东西。
而查找指定单词对应的 seed 这样的功能的代码，在这个问题的回答中，已经有“好事之人”帮我们写出来了。
我就直接粘过来，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 < finish; seed++) {
Random random = new Random(seed);
for (int i = 0; i < input.length; i++)
pool[i] = (char) (random.nextInt(27) + '`');
if (random.nextInt(27) == 0) {
for (int i = 0; i < input.length; 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语，就很简单了：
而且运行的时候我明显感觉到，在搜索“thank”这个单词的时候，花了很多时间。
为什么？
我给你讲一个故事啊，只有一句话，你肯定听过：
只要时间足够漫长，猴子都能敲出一部《莎士比亚》。
我们这里 generateSeed 方法，就相当于这个猴子。而 thank 这个单词，就是《莎士比亚》。
在 generateSeed 方法里面，通过 26 个字母不断的排列组合，总是能排列出 “thank” 的，只是时间长短而已。
单词越长，需要的时间就越长。
比如我来个 congratulations，这么长的单词。你猜要跑多久？
本来这篇文章是周一发的，但是周一发的时候忘记标注原创了，所以我发了之后立刻删除了文章。
刚好这个单词我就可以多跑两天时间。
我看了一下，从 4 月 10 号 00：05 分，跑到 4 月12 号 22 点，70 个小时了都还没跑出来：
控制台空空荡荡，我甚至怀疑是不是程序停了。于是还看了一下线程堆栈，确认了程序确实是在跑：
但是理论上来讲只要有足够长的时间，这个 seed 一定会被找到。
至此，你应该完全明白了为什么前面提到的那段代码，使用随机字符串的方式打印出了 hello world。
源码
你以为我要带你读源码？
不是的，我主要带你吃瓜。
首先，看一下的 Random 无参构造函数：
好家伙，原来也是套个了个“无参”的壳而已，实际上还是自己搞了一个 seed，然后调用了有参构造方法。
只是它构建的时候加入了“System.nanoTime()”这个变量，让 seed 看起来随机了一点而已。
等等，前面不是还有一个“seedUniquifier”方法吗？
这个方法是这样的：
好家伙，看到第一眼的时候我头都大了，这里面有两个“魔法数”啊：
181783497276652981L
8682522807148012L
这玩意也看不懂啊？
遇事不决，stackoverflow。
一搜就能找到这个地方：
https://stackoverflow.com/questions/18092160/whats-with-181783497276652981-and-8682522807148012-in-random-java-7
在这个问题里面，他说他对这两个数字也感到很懵逼，网上找了一圈，相关的资料非常的少。但是找到一个论文，里面提到了其中一个很接近的“魔数”：
论文中提到的数是这样的：
看到没有？
这 Java 源码中的数字前面少了一个“1”呀，咋回事呢，该不会是拷贝的时候弄错了吧？
下面的一个高赞回答是这样的：
“看起来确实像是拷错了。”
有点意思，你要说这是写 Java 源码的老哥 copy 代码的时候手抖了，我就来劲了。
马上去 Java Bug 的页面上拿着那串数字搜一下，还真有意外收获：
https://bugs.openjdk.java.net/browse/JDK-8201634
在这个 bug 的描述里面，他让我注意到了源码的这个地方：
原来这个地方的注释代表着一个论文呀，那么这个论文里面肯定就藏着这个数的来源。
等等，我怎么感觉这个论文的名字有点像眼熟啊？
前面 stackoverflow 中提到的这个链接，点进去就是一个论文地址：
你看看这个论文的名称和 Java 这里的注释是不是说的一回事呀：
那必须是一回事啊，只是一个小写一个大写而已。
所以，到这里实锤了，确实是最开始写 Java 这块源码的老哥 copy 数字的时候手抖了，少 copy 了一个 “1”。
而且我甚至都能想象到当时写这部分源码的时候，那个老哥把“1181783497276652981”这个数字粘过来，发现：哎，这前面怎么有两个 1 啊，整重复了，删除了吧。
至于把这个“1”删除了之后，会带来什么问题呢？
反正这里关联了一个问题，说的是：并发调用 new Random() 的随机性不够大。
这我就没去研究了，有兴趣可以去看看，我只负责带你吃瓜。
所以，基于这个“瓜”，官方修改了一次这个代码：
刚好我这里有 JDK 15 和 JDK 8 版本的代码，我去看了一下，还真是差了一个 “1” :
而且关于随机数，现在一般很少用 Random 了吧。
直接就是上 ThreadLocalRandom 了，它不香吗？
什么，你说不会？
好了，那本文的技术部分就到这里啦。
下面这个环节叫做[荒腔走板]，技术文章后面我偶尔会记录、分享点生活相关的事情，和技术毫无关系。我知道看起来很突兀，但是我喜欢，因为这是一个普通博主的生活气息。
你要不喜欢，退出之前记得文末点个“在看”哦。
荒腔走板
上个周末，成都两天都是大太阳。
周六的时候我们一起去菜市场买菜，发现水果那一个片区里面都已经开始卖西瓜了。
看到切开的大西瓜那红红的瓜瓤，我想：应该是夏天已经来了。
我觉得成都其实一年只有两季，夏季和冬季。春季往往就那么十来天的时候，而秋季总是在几场大风之后就迅速的结束了。
我还是比较喜欢夏天的，至少不必把自己裹起来，可以更方便的活动筋骨。我在夏天跑步会比较频繁一点。
我更喜欢在夏天的晚上跑步，伴随着静谧、凉爽、虫鸣和心跳。但是夏天，在成都夜跑也是一件非常“危险”的事情。
毕竟路边烧烤摊，常常出现在街头拐角的地方。而烧烤摊常常不是一家家的出现，而是一片片的出现。那是一种我只要遇到了就很难抵挡的场面和味道。
这个时候，我脑海里面就出现了两个小人。
一个说：算了，遇都遇到了，说明缘分到了，跑步每天都可以跑，流动烧烤摊可不一定每天都有。
另外一个小人说：对呀对呀，吃一个至少吃一个烤苕皮吧，烤的时候记得让老板多烤一小会，让两面表皮稍微有一点点焦，但是整体又偏向松软。然后里面多加点折耳根和辣豇豆，最后撒上葱花和辣椒粉。咬了第一口，先是引爆自己的味蕾，然后一丝丝辣意直冲天灵盖，让你赶紧想吃第二口。哦，对了，顺便来一瓶勇闯天涯吧。
于是，我本来是出来跑步的，但是，烧烤摊上却多了一个顾客。
最后说一句
好了，看到了这里了， 转发、在看、点赞 随便安排一个吧，要是你都安排上我也不介意。写文章很累的，需要一点正反馈。
给各位读者朋友们磕一个了：
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你好呀，我是歪歪。一个主要敲代码，经常怼文章，偶尔拍视频的成都人。
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当年以超过二本线 13 分的“优异”成绩顺利进入某二本院校计算机专业，误打误撞，进入了程序员的行列，开始了运气爆棚的程序员之路。
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