生成随机数：Go 语言 rand 包的正确使用方法

Go 语言的 rand 包提供了生成伪随机数的功能。默认情况下，每次程序运行时生成的随机数序列是相同的，这是因为 rand 包使用固定的种子。本文将介绍如何使用 time 包为 rand 包设置种子，从而生成每次运行都不同的随机数，并简单对比 crypto/rand 包，帮助开发者选择合适的随机数生成方案。

使用 rand 包生成伪随机数

rand 包是 Go 语言标准库中用于生成伪随机数的包。它基于一个初始值（称为“种子”）来生成随机数序列。如果种子相同，生成的随机数序列也将相同。

以下是一个简单的示例，演示了如何使用 rand.Int31n 函数生成一个 0 到 99 之间的随机整数：

package main

import (
    "fmt"
    "math/rand"
)

func main() {
    fmt.Println(rand.Int31n(100))
}

每次运行上述代码，都会得到相同的结果。这是因为 rand 包使用默认的种子值。

设置随机数种子

为了使每次程序运行时生成的随机数序列不同，需要使用 rand.Seed 函数设置不同的种子。一个常用的方法是使用当前时间的 Unix 时间戳作为种子。

package main

import (
    "fmt"
    "math/rand"
    "time"
)

func main() {
    rand.Seed(time.Now().UnixNano()) // 使用当前时间的纳秒级时间戳作为种子
    fmt.Println(rand.Int31n(100))
}

现在，每次运行上述代码，都会得到不同的随机数。time.Now().UnixNano() 返回当前时间的纳秒级 Unix 时间戳，这是一个不断变化的值，因此可以作为随机数生成器的种子。

注意事项：

• rand.Seed 函数只需要在程序启动时调用一次即可。多次调用会重置随机数生成器，导致生成的随机数序列出现可预测的模式。
• rand.Seed 的参数类型为 int64，因此需要将 time.Now().UnixNano() 的返回值转换为 int64 类型。

crypto/rand 包：更安全的随机数生成

除了 rand 包，Go 语言还提供了 crypto/rand 包，用于生成更安全的随机数。crypto/rand 包使用操作系统提供的随机数生成器，例如 Linux 上的 /dev/urandom。

crypto/rand 包生成的随机数更难以预测，因此更适合用于安全相关的应用，例如生成密钥或会话 ID。

以下是一个使用 crypto/rand 包生成随机数的示例：

package main

import (
    "crypto/rand"
    "fmt"
    "math/big"
)

func main() {
    // 生成 0 到 99 之间的随机整数
    n, err := rand.Int(rand.Reader, big.NewInt(100))
    if err != nil {
        panic(err)
    }
    fmt.Println(n)
}

注意事项：

• crypto/rand 包的性能比 rand 包要低。如果不需要高安全性的随机数，建议使用 rand 包。
• crypto/rand 包的 rand.Int 函数返回的是 *big.Int 类型，需要进行类型转换才能使用。

总结

rand 包和 crypto/rand 包都提供了生成随机数的功能。rand 包适用于一般的随机数需求，而 crypto/rand 包适用于对安全性要求较高的场景。在使用 rand 包时，务必使用 rand.Seed 函数设置随机数种子，以避免生成相同的随机数序列。选择哪个包取决于应用程序的具体需求。