Math.random()如何在javascript中工作？

Question

我最近想出了如何通过谷歌获取一个随机数,它让我思考如何Math.random()工作.所以我在这里,我无法弄清楚他们是如何做Math.random()除非他们使用时间之类的东西有没有人知道JavaScript的Math.random()工作原理或等效的？

Answer 1

Math.random()返回一个带有正号的Number值,大于或等于0但小于1,使用依赖于实现的算法或策略随机或伪随机选择,在该范围内具有近似均匀的分布.

这是V8的实现:

uint32_t V8::Random() {

    // Random number generator using George Marsaglia's MWC algorithm.
    static uint32_t hi = 0;
    static uint32_t lo = 0;

    // Initialize seed using the system random(). If one of the seeds
    // should ever become zero again, or if random() returns zero, we
    // avoid getting stuck with zero bits in hi or lo by reinitializing
    // them on demand.
    if (hi == 0) hi = random();
    if (lo == 0) lo = random();

    // Mix the bits.
    hi = 36969 * (hi & 0xFFFF) + (hi >> 16);
    lo = 18273 * (lo & 0xFFFF) + (lo >> 16);
    return (hi << 16) + (lo & 0xFFFF);
}

来源:http://dl.packetstormsecurity.net/papers/general/Google_Chrome_3.0_Beta_Math.random_vulnerability.pdf

以下是StackOverflow上的几个相关线程:

• 为什么谷歌Chrome的Math.random数字生成器不*随机？
• JavaScript的Math.random是多么随机？

Answer 2

请参阅：有 Math.random()，然后有 Math.random()

直到最近（直到版本 4.9.40），V8 对 PRNG 的选择还是 MWC1616（乘以进位，结合两个 16 位部分）。它使用 64 位内部状态，大致如下所示：

uint32_t state0 = 1;
uint32_t state1 = 2;
uint32_t mwc1616() {
  state0 = 18030 * (state0 & 0xffff) + (state0 >> 16);
  state1 = 30903 * (state1 & 0xffff) + (state1 >> 16);
  return state0 << 16 + (state1 & 0xffff);

然后根据规范将 32 位值转换为介于 0 和 1 之间的浮点数。

MWC1616 使用很少的内存并且计算速度非常快，但不幸的是提供低于标准的质量：

• 它可以生成的随机值的数量限制为 232 个，而双精度浮点数可以表示 0 到 1 之间的 252 个数字。
• 结果的更重要的上半部分几乎完全取决于 state0 的值。周期长度最多为 232，但不是几个大的置换周期，而是许多短的置换周期。如果初始状态选择不当，循环长度可能小于 4000 万。
• 它未能通过 TestU01 套件中的许多统计测试。

已经向我们指出了这一点，并且了解了问题并经过一些研究后，我们决定基于称为 xorshift128+ 的算法重新实现 Math.random。它使用 128 位内部状态，周期长度为 2^128 - 1，并通过了 TestU01 套件的所有测试。

uint64_t state0 = 1;
uint64_t state1 = 2;
uint64_t xorshift128plus() {
  uint64_t s1 = state0;
  uint64_t s0 = state1;
  state0 = s0;
  s1 ^= s1 << 23;
  s1 ^= s1 >> 17;
  s1 ^= s0;
  s1 ^= s0 >> 26;
  state1 = s1;
  return state0 + state1;
}

在我们意识到这个问题的几天内，新的实现就登陆 V8 4.9.41.0。它将在 Chrome 49 中可用。Firefox 和 Safari 也都切换到 xorshift128+。

Answer 3

他们使用“类似时间的东西”是正确的。伪随机生成器通常使用系统时钟作为种子，因为这是一个不总是相同的数字的良好来源。

一旦随机生成器被植入一个数字，它将生成一系列数字，这些数字都取决于初始值，但它们看起来是随机的。

一个简单的随机生成器（之前在编程语言中实际使用过）是在这样的算法中使用素数：

rnd = (rnd * 7919 + 1) & 0xffff;

这将产生一系列来回跳跃的数字，看似随机。例如：

seed = 1337
36408
22089
7208
63833
14360
11881
41480
13689
6648

Javascript 中的随机生成器稍微复杂一些（以提供更好的分布）并使用更大的数字（因为它必须生成一个大约 60 位而不是 16 位的数字），但它遵循相同的基本原则。