JS生成加密安全的随机数的 API—crypto.getRandomValues()getRandomValues 是

getRandomValues 是 JavaScript 中用于生成加密安全的随机数的 API，属于 Crypto 接口（Web Crypto API 的一部分），相比传统的 Math.random()，它能生成更安全、不可预测的随机数，适用于密码学场景（如生成密钥、令牌、验证码等）。

一、核心特点与优势

1. 对比 `Math.random()` 的优势

特性	`Math.random()`	`crypto.getRandomValues()`
安全性	弱（伪随机，可预测，基于种子）	强（加密安全，不可预测，基于硬件 / 系统随机源）
适用场景	普通随机场景（如随机排序、抽奖）	安全敏感场景（如生成密钥、令牌、验证码）
输出范围	[0, 1) 浮点数	整数（按指定类型和范围生成）

2. 关键特性

加密安全：符合密码学安全标准（如 NIST 规范），随机数不可预测、不可重现，能抵御暴力破解。
多类型支持：可生成 8 位 / 16 位 / 32 位整数（有符号 / 无符号）、64 位浮点数等。
浏览器原生支持：现代浏览器（Chrome 37+、Firefox 34+、Safari 7.1+、Edge 12+）均支持，无需额外库。

二、基本语法

// 语法：crypto.getRandomValues(typedArray)
const typedArray = new TypedArray(length);
crypto.getRandomValues(typedArray);

改造一下

Math.randomValue = function () { 
    return self.crypto.getRandomValues(new Uint32Array(1))[0]; 
};

参数：typedArray - 一个定型数组（TypedArray） （如 Uint8Array、Uint32Array 等），用于存储生成的随机数。
返回值：修改后的定型数组（随机数会直接写入输入的数组，无需额外接收返回值）。
支持的定型数组类型：
- 整数类型：Uint8Array（8 位无符号）、Int8Array（8 位有符号）、Uint16Array（16 位无符号）、Int16Array（16 位有符号）、Uint32Array（32 位无符号）、Int32Array（32 位有符号）。
- 浮点数类型：Float32Array、Float64Array（生成 [0, 1) 范围的浮点数）。

三、常用示例

1. 生成指定范围的随机整数（最常用）

需求：生成 [min, max] 之间的加密安全随机整数（包含边界）。

/**
 * 生成 [min, max] 范围内的加密安全随机整数
 * @param {number} min - 最小值（整数）
 * @param {number} max - 最大值（整数）
 * @returns {number} 随机整数
 */
function getSecureRandomInt(min, max) {
  // 校验参数：确保 min <= max 且为整数
  if (!Number.isInteger(min) || !Number.isInteger(max) || min > max) {
    throw new Error('min 和 max 必须是整数，且 min <= max');
  }

  // 计算范围大小
  const range = max - min + 1;

  // 若范围为 1，直接返回 min（无需生成随机数）
  if (range === 1) return min;

  // 选择合适的定型数组类型（范围越小，类型越节省内存）
  let typedArray;
  if (range <= 256) {
    typedArray = new Uint8Array(1); // 8位无符号：0-255
  } else if (range <= 65536) {
    typedArray = new Uint16Array(1); // 16位无符号：0-65535
  } else {
    typedArray = new Uint32Array(1); // 32位无符号：0-4294967295
  }

  // 生成随机数（循环确保结果在范围内，避免偏倚）
  let randomValue;
  do {
    crypto.getRandomValues(typedArray);
    randomValue = typedArray[0];
  } while (randomValue >= Math.floor(2 ** (typedArray.BYTES_PER_ELEMENT * 8) / range) * range);

  // 映射到目标范围
  return min + (randomValue % range);
}

// 测试：生成 1-100 之间的随机整数
console.log(getSecureRandomInt(1, 100)); // 如 37、89 等（每次不同）

// 测试：生成 0-9 之间的随机数（验证码常用）
console.log(getSecureRandomInt(0, 9)); // 如 5、2 等

核心逻辑：通过循环过滤掉超出「范围整数倍」的随机数，避免因定型数组最大值不是范围的整数倍导致的概率偏倚（如用 8 位随机数生成 0-10 时，0-5 出现概率略高）。

2. 生成加密安全的随机字符串（如令牌、验证码）

需求：生成 16 位由字母 + 数字组成的随机令牌。

/**
 * 生成指定长度的加密安全随机字符串（字母+数字）
 * @param {number} length - 字符串长度
 * @returns {string} 随机字符串
 */
function getSecureRandomString(length = 16) {
  if (!Number.isInteger(length) || length < 1) {
    throw new Error('长度必须是大于 0 的整数');
  }

  // 字符池：包含大小写字母和数字（共 62 个字符）
  const charset = 'ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789';
  const charsetLength = charset.length;

  // 生成足够的随机整数（每个整数对应一个字符）
  const typedArray = new Uint32Array(length);
  crypto.getRandomValues(typedArray);

  // 映射随机数到字符池
  let result = '';
  for (let i = 0; i < length; i++) {
    const randomIndex = typedArray[i] % charsetLength;
    result += charset[randomIndex];
  }

  return result;
}

// 测试：生成 16 位随机令牌
console.log(getSecureRandomString(16)); // 如 "x7Z9k2PqR3sT8vU1"（每次不同）

// 测试：生成 6 位数字验证码
function getSecureVerifyCode(length = 6) {
  const charset = '0123456789';
  const typedArray = new Uint32Array(length);
  crypto.getRandomValues(typedArray);
  return Array.from(typedArray, num => charset[num % 10]).join('');
}
console.log(getSecureVerifyCode()); // 如 "385271"（每次不同）

3. 生成 [0, 1) 范围的加密安全浮点数

类似 Math.random()，但更安全：

function getSecureRandomFloat() {
  const typedArray = new Float64Array(1);
  crypto.getRandomValues(typedArray);
  return typedArray[0]; // 范围 [0, 1)
}

console.log(getSecureRandomFloat()); // 如 0.3456789012345678（加密安全）

四、注意事项

参数必须是定型数组：不能直接传递普通数组（如 []），必须使用 Uint8Array 等定型数组，否则会抛出 TypeError。
避免范围偏倚：生成指定范围整数时，若定型数组的最大值不是「范围大小」的整数倍，需通过循环过滤超出部分（如示例 1 中的 do-while 逻辑），否则会导致部分数值出现概率更高。
浏览器兼容性：现代浏览器均支持，但 IE 11 及以下不支持（需降级为 Math.random() 或使用第三方库）。
不能用于大量数据：getRandomValues 有性能限制（单次生成的数组长度不宜过大，通常建议不超过 65536 个元素），大量随机数生成需分批处理。

五、适用场景

密码学相关：生成加密密钥、会话令牌（Session ID）、JWT 密钥、加密盐（Salt）。
安全验证：生成手机验证码、邮箱验证码、图形验证码。
敏感随机场景：抽奖（避免作弊）、随机分配敏感资源（如红包金额）。

普通非敏感场景（如随机排序、随机展示内容）仍可使用 Math.random()，但涉及安全的场景必须使用 getRandomValues。

总结

crypto.getRandomValues() 是生成加密安全随机数的标准 API，核心优势是 “不可预测、无偏倚”，适用于所有安全敏感场景。使用时需注意：

必须传递定型数组存储结果；
生成指定范围整数时需避免偏倚；
现代浏览器支持，IE 需降级。

日常开发中，若需 “安全随机”，优先使用该 API 而非 Math.random()。

Math.random的底层实现原理

Math.random() 函数返回一个范围0-1的伪随机浮点数，其在 V8 中的实现原理是这样的：

为了保证足够的性能，Math.random() 随机数并不是实时生成的，而是直接生成一组随机数（64个），并放在缓存中。

当这一组随机数取完之后再重新生成一批，放在缓存中。

由于 Math.random() 的底层算法是公开的（xorshift128+ 算法），V8 源码可见，因此，是可以使用其他语言模拟的，这就导致，如果攻击者知道了当前随机生成器的状态，那就可以知道缓存中的所有随机数，那就很容易匹配与破解。

例如抽奖活动，使用 Math.random() 进行随机，那么就可以估算出一段时间内所有的中奖结果，从而带来非常严重且致命的损失。此时应该使用 getRandomValues() 方法。

getRandomValues() 方法的底层实现是没有缓存的，随机数都是实时生成的，因此，性能上是要比 Math.random() 差的，因此，如果是高并发的场景，同时随机数仅仅是用做随机，与安全和金钱不相关，请使用 Math.random() 而不是 getRandomValues()。

就 Web 前端而言，必须要使用 getRandomValues() 方法的场景很少，不过由于纯前端几乎不存在所谓的高并发，因此，你使用 getRandomValues() 方法也是可以的，有装逼的作用。

JS生成加密安全的随机数的 API—crypto.getRandomValues()