หลังจากทบทวนคำตอบอื่น ๆ และพิจารณาความคิดเห็นของ CodeInChaos พร้อมกับคำตอบของ CodeInChaos ที่ยังลำเอียง (แม้ว่าจะน้อยกว่า) คำตอบฉันคิดว่าจำเป็นต้องใช้วิธีการตัดและแปะสุดท้าย ดังนั้นในขณะที่อัปเดตคำตอบของฉันฉันตัดสินใจที่จะออกไปทั้งหมด
สำหรับรุ่นล่าสุดของรหัสนี้, กรุณาเยี่ยมชมที่เก็บปรอทใหม่บน Bitbucket: https://bitbucket.org/merarischroeder/secureswiftrandom ผมขอแนะนำให้คุณคัดลอกและวางโค้ดจาก: https://bitbucket.org/merarischroeder/secureswiftrandom/src/6c14b874f34a3f6576b0213379ecdf0ffc7496ea/Code/Alivate.SolidSwiftRandom/SolidSwiftRandom.cs?at=default&fileviewer=file-view-default (ให้แน่ใจว่าคุณคลิก ปุ่ม Raw เพื่อให้ง่ายต่อการคัดลอกและทำให้แน่ใจว่าคุณมีเวอร์ชั่นล่าสุดฉันคิดว่าลิงก์นี้ไปยังรหัสรุ่นที่ระบุไม่ใช่รุ่นล่าสุด)
บันทึกล่าสุด:
- เกี่ยวข้องกับคำตอบอื่น ๆ - ถ้าคุณทราบความยาวของผลลัพธ์คุณไม่จำเป็นต้องใช้ StringBuilder และเมื่อใช้ ToCharArray สิ่งนี้จะสร้างและเติมอาร์เรย์ (คุณไม่จำเป็นต้องสร้างอาร์เรย์ว่างก่อน)
- เกี่ยวข้องกับคำตอบอื่น ๆ - คุณควรใช้ NextBytes แทนการใช้ทีละตัวเพื่อประสิทธิภาพ
- ในทางเทคนิคคุณสามารถตรึงอาร์เรย์ไบต์เพื่อให้เข้าถึงได้เร็วขึ้น .. โดยปกติแล้วจะคุ้มค่าเมื่อคุณวนซ้ำมากกว่า 6-8 ครั้งในอาร์เรย์ไบต์ (ไม่ทำที่นี่)
- การใช้RNGCryptoServiceProvider เพื่อการสุ่มที่ดีที่สุด
- การใช้แคชของบัฟเฟอร์ข้อมูลแบบสุ่มขนาด 1MB การเปรียบเทียบแสดงให้เห็นว่าความเร็วในการเข้าถึงข้อมูลไบต์เดียวแคชนั้นเร็วกว่า ~ 1000x โดยใช้เวลา 9ms มากกว่า 1MB เทียบกับ 989ms สำหรับการทำสำเนา
- เพิ่มประสิทธิภาพการปฏิเสธโซนอคติภายในคลาสใหม่ของฉัน
จบการแก้ไขคำถาม:
static char[] charSet = "abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ0123456789".ToCharArray();
static int byteSize = 256; //Labelling convenience
static int biasZone = byteSize - (byteSize % charSet.Length);
public string GenerateRandomString(int Length) //Configurable output string length
{
byte[] rBytes = new byte[Length]; //Do as much before and after lock as possible
char[] rName = new char[Length];
SecureFastRandom.GetNextBytesMax(rBytes, biasZone);
for (var i = 0; i < Length; i++)
{
rName[i] = charSet[rBytes[i] % charSet.Length];
}
return new string(rName);
}
แต่คุณต้องการคลาสใหม่ (ยังไม่ทดลอง) ของฉัน:
/// <summary>
/// My benchmarking showed that for RNGCryptoServiceProvider:
/// 1. There is negligable benefit of sharing RNGCryptoServiceProvider object reference
/// 2. Initial GetBytes takes 2ms, and an initial read of 1MB takes 3ms (starting to rise, but still negligable)
/// 2. Cached is ~1000x faster for single byte at a time - taking 9ms over 1MB vs 989ms for uncached
/// </summary>
class SecureFastRandom
{
static byte[] byteCache = new byte[1000000]; //My benchmark showed that an initial read takes 2ms, and an initial read of this size takes 3ms (starting to raise)
static int lastPosition = 0;
static int remaining = 0;
/// <summary>
/// Static direct uncached access to the RNGCryptoServiceProvider GetBytes function
/// </summary>
/// <param name="buffer"></param>
public static void DirectGetBytes(byte[] buffer)
{
using (var r = new RNGCryptoServiceProvider())
{
r.GetBytes(buffer);
}
}
/// <summary>
/// Main expected method to be called by user. Underlying random data is cached from RNGCryptoServiceProvider for best performance
/// </summary>
/// <param name="buffer"></param>
public static void GetBytes(byte[] buffer)
{
if (buffer.Length > byteCache.Length)
{
DirectGetBytes(buffer);
return;
}
lock (byteCache)
{
if (buffer.Length > remaining)
{
DirectGetBytes(byteCache);
lastPosition = 0;
remaining = byteCache.Length;
}
Buffer.BlockCopy(byteCache, lastPosition, buffer, 0, buffer.Length);
lastPosition += buffer.Length;
remaining -= buffer.Length;
}
}
/// <summary>
/// Return a single byte from the cache of random data.
/// </summary>
/// <returns></returns>
public static byte GetByte()
{
lock (byteCache)
{
return UnsafeGetByte();
}
}
/// <summary>
/// Shared with public GetByte and GetBytesWithMax, and not locked to reduce lock/unlocking in loops. Must be called within lock of byteCache.
/// </summary>
/// <returns></returns>
static byte UnsafeGetByte()
{
if (1 > remaining)
{
DirectGetBytes(byteCache);
lastPosition = 0;
remaining = byteCache.Length;
}
lastPosition++;
remaining--;
return byteCache[lastPosition - 1];
}
/// <summary>
/// Rejects bytes which are equal to or greater than max. This is useful for ensuring there is no bias when you are modulating with a non power of 2 number.
/// </summary>
/// <param name="buffer"></param>
/// <param name="max"></param>
public static void GetBytesWithMax(byte[] buffer, byte max)
{
if (buffer.Length > byteCache.Length / 2) //No point caching for larger sizes
{
DirectGetBytes(buffer);
lock (byteCache)
{
UnsafeCheckBytesMax(buffer, max);
}
}
else
{
lock (byteCache)
{
if (buffer.Length > remaining) //Recache if not enough remaining, discarding remaining - too much work to join two blocks
DirectGetBytes(byteCache);
Buffer.BlockCopy(byteCache, lastPosition, buffer, 0, buffer.Length);
lastPosition += buffer.Length;
remaining -= buffer.Length;
UnsafeCheckBytesMax(buffer, max);
}
}
}
/// <summary>
/// Checks buffer for bytes equal and above max. Must be called within lock of byteCache.
/// </summary>
/// <param name="buffer"></param>
/// <param name="max"></param>
static void UnsafeCheckBytesMax(byte[] buffer, byte max)
{
for (int i = 0; i < buffer.Length; i++)
{
while (buffer[i] >= max)
buffer[i] = UnsafeGetByte(); //Replace all bytes which are equal or above max
}
}
}
สำหรับประวัติ - โซลูชันที่เก่ากว่าของฉันสำหรับคำตอบนี้ใช้วัตถุสุ่ม:
private static char[] charSet =
"abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ0123456789".ToCharArray();
static rGen = new Random(); //Must share, because the clock seed only has Ticks (~10ms) resolution, yet lock has only 20-50ns delay.
static int byteSize = 256; //Labelling convenience
static int biasZone = byteSize - (byteSize % charSet.Length);
static bool SlightlyMoreSecurityNeeded = true; //Configuration - needs to be true, if more security is desired and if charSet.Length is not divisible by 2^X.
public string GenerateRandomString(int Length) //Configurable output string length
{
byte[] rBytes = new byte[Length]; //Do as much before and after lock as possible
char[] rName = new char[Length];
lock (rGen) //~20-50ns
{
rGen.NextBytes(rBytes);
for (int i = 0; i < Length; i++)
{
while (SlightlyMoreSecurityNeeded && rBytes[i] >= biasZone) //Secure against 1/5 increased bias of index[0-7] values against others. Note: Must exclude where it == biasZone (that is >=), otherwise there's still a bias on index 0.
rBytes[i] = rGen.NextByte();
rName[i] = charSet[rBytes[i] % charSet.Length];
}
}
return new string(rName);
}
ประสิทธิภาพ:
- SecureFastRandom - ครั้งแรกที่ทำงานครั้งเดียว = ~ 9-33ms มองไม่เห็น อย่างต่อเนื่อง : 5ms (บางครั้งมันจะสูงถึง 13ms) มากกว่า 10,000 รอบโดยมีการทำซ้ำโดยเฉลี่ยเพียงครั้งเดียว = 1.5 microseconds . หมายเหตุ: ต้องการโดยทั่วไป 2 แต่บางครั้งอาจมีการรีเฟรชแคชสูงสุด 8 ครั้งขึ้นอยู่กับจำนวนไบต์เดียวเกินกว่าโซนอคติ
- สุ่ม - ครั้งแรกที่ทำงานครั้งเดียว = ~ 0-1ms มองไม่เห็น อย่างต่อเนื่อง : 5msมากกว่า 10,000 ซ้ำ ด้วยการทำซ้ำเฉลี่ยเดียว = .5 microseconds . เกี่ยวกับความเร็วเดียวกัน
ตรวจสอบด้วย:
ลิงค์เหล่านี้เป็นวิธีการอื่น การบัฟเฟอร์สามารถเพิ่มลงในฐานรหัสใหม่นี้ได้ แต่ที่สำคัญที่สุดคือการสำรวจแนวทางที่แตกต่างกันในการลบอคติและทำการเปรียบเทียบความเร็วและข้อดี / ข้อเสีย