SecureRandom在java各种组件中使用广泛,可以可靠的产生随机数。但在大量产生随机数的场景下,性能会较低。这时可以使用"-Djava.security.egd=file:/dev/./urandom"加快随机数产生过程。
以产生uuid的时候使用nextBytes产生随机数为入口,我们看一下SecureRandom的代码逻辑。
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产生下一个随机数的时候调用nextLong或者nextBytes,最终会调用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是一个同步的方法,在多线程使用时,可能会产生性能瓶颈。
synchronized public void nextBytes(byte[] bytes) {
secureRandomSpi.engineNextBytes(bytes);
}
secureRandomSpi被初始化为sun.security.provider.SecureRandom
secureRandomSpi是SecureRandom.NativePRNG的一个实例。
使用jvm参数-Djava.security.debug=all ,可以打印securityprovider列表,从中可以看出,SecureRandom.NativePRNG由sun.security.provider.NativePRNG提供服务。
Provider: Set SUN provider property[SecureRandom.NativePRNG/sun.security.provider.NativePRNG]
分析openjdk的源码,NativePRNG.engineNextBytes调用了NativePRNG.RandomIO.ensureBufferValid,而ensureBufferValid直接从urandom读取数据:
private void ensureBufferValid() throws IOException {
...
readFully(urandomIn, urandomBuffer);
...
}
通过测试可以发现**,hotspot需要使用配置项"-Djava.security.egd=file:/dev/./urandom"才能从urandom读取数据,这里openjdk做了优化,直接从urandom读取数据**。
/dev/random在产生大量随机数的时候比/dev/urandom慢,所以,建议在大量使用随机数的时候,将随机数发生器指定为/dev/./urandom。
注意:jvm参数值为/dev/./urandom而不是/dev/urandom,这里是jdk的一个bug引起。
bug产生的原因请注意下面第四行源码,如果java.security.egd参数指定的是file:/dev/random或者file:/dev/urandom,则调用了无参的NativeSeedGenerator构造函数,而无参的构造函数将默认使用file:/dev/random 。openjdk的代码和hotspot的代码已经不同,openjdk在后续产生随机数的时候没有使用这个变量。
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());
}
}
......
}
在启动应用时配置 -Djava.security.egd=file:/dev/./urandom
可以一定程度上加快应用启动。
借鉴:https://blog.51cto.com/leo01/1795447