SecureRandom在java各種組件中使用廣泛,可以可靠的產生隨機數。但在大量產生隨機數的場景下,性能會較低。這時可以使用"-Djava.security.egd=file:/dev/./urandom"加快隨機數產生過程。
以產生uuid的時候使用nextBytes產生隨機數爲入口,我們看一下SecureRandom的代碼邏輯。
public static UUID randomUUID() {
SecureRandom ng =Holder.numberGenerator;
byte[] randomBytes = new byte[16];
ng.nextBytes(randomBytes);
randomBytes[6] &= 0x0f; /* clear version */
randomBytes[6] |=0x40; /* set to version 4 */
randomBytes[8] &= 0x3f; /* clear variant */
randomBytes[8] |=0x80; /* set to IETF variant */
return newUUID(randomBytes);
}
使用了SecureRandom.next*的方法。
在使用SecureRandom產生下一個隨機數的時候調用nextLong或者nextBytes,最終會調用SecureRandom的nextBytes。
public long nextLong() {
// it's okay that the bottom wordremains signed.
return ((long)(next(32)) << 32)+ next(32);
}
final protected int next(int numBits) {
int numBytes = (numBits+7)/8;
byte b[] = new byte[numBytes];
int next = 0;
nextBytes(b);
for (int i = 0; i < numBytes; i++)
next = (next << 8)+ (b[i] & 0xFF);
return next >>> (numBytes*8 -numBits);
}
而nextBytes是一個同步的方法,在多線程使用時,可能會產生性能瓶頸。
synchronized public void nextBytes(byte[] bytes) {
secureRandomSpi.engineNextBytes(bytes);
}
secureRandomSpi被初始化爲sun.security.provider.SecureRandom
secureRandomSpi是SecureRandom.NativePRNG的一個實例。
使用jvm參數-Djava.security.debug=all ,可以打印securityprovider列表,從中可以看出,SecureRandom.NativePRNG由sun.security.provider.NativePRNG提供服務。
Provider: Set SUN provider property[SecureRandom.NativePRNG/sun.security.provider.NativePRNG]
分析openjdk的源碼,NativePRNG.engineNextBytes調用了NativePRNG.RandomIO.ensureBufferValid,而ensureBufferValid直接從urandom讀取數據:
private void ensureBufferValid() throws IOException {
...
readFully(urandomIn, urandomBuffer);
...
}
通過測試可以發現**,hotspot需要使用配置項"-Djava.security.egd=file:/dev/./urandom"才能從urandom讀取數據,這裏openjdk做了優化,直接從urandom讀取數據**。
/dev/random在產生大量隨機數的時候比/dev/urandom慢,所以,建議在大量使用隨機數的時候,將隨機數發生器指定爲/dev/./urandom。
注意:jvm參數值爲/dev/./urandom而不是/dev/urandom,這裏是jdk的一個bug引起。
bug產生的原因請注意下面第四行源碼,如果java.security.egd參數指定的是file:/dev/random或者file:/dev/urandom,則調用了無參的NativeSeedGenerator構造函數,而無參的構造函數將默認使用file:/dev/random 。openjdk的代碼和hotspot的代碼已經不同,openjdk在後續產生隨機數的時候沒有使用這個變量。
abstract class SeedGenerator {
......
static {
String egdSource = SunEntries.getSeedSource();
if (egdSource.equals(URL_DEV_RANDOM) || egdSource.equals(URL_DEV_URANDOM)) {
try {
instance = new NativeSeedGenerator();
if (debug != null) {
debug.println("Using operating system seed generator");
}
} catch (IOException e) {
if (debug != null) {
debug.println("Failed to use operating system seed "
+ "generator: " + e.toString());
}
}
} else if (egdSource.length() != 0) {
try {
instance = new URLSeedGenerator(egdSource);
if (debug != null) {
debug.println("Using URL seed generator reading from "
+ egdSource);
}
} catch (IOException e) {
if (debug != null)
debug.println("Failed to create seed generator with "
+ egdSource + ": " + e.toString());
}
}
......
}
在啓動應用時配置 -Djava.security.egd=file:/dev/./urandom
可以一定程度上加快應用啓動。
借鑑:https://blog.51cto.com/leo01/1795447