Depois de revisar as outras respostas e considerar os comentários do CodeInChaos, junto com a resposta ainda tendenciosa (embora menor) do CodeInChaos, pensei que era necessária uma solução final de recortar e colar . Então, enquanto atualizava minha resposta, decidi dar tudo de si.
Para uma versão atualizada desse código, visite o novo repositório Hg no Bitbucket: https://bitbucket.org/merarischroeder/secureswiftrandom . Eu recomendo que você copie e cole o código em: https://bitbucket.org/merarischroeder/secureswiftrandom/src/6c14b874f34a3f6576b0213379ecdf0ffc7496ea/Code/Alivate.SolidSwiftRandom/SolidSwiftRandom.cs?at=default&fileviewer (certifique-se que você clique o botão Raw para facilitar a cópia e garantir que você tenha a versão mais recente, acho que esse link vai para uma versão específica do código, não a mais recente).
Notas atualizadas:
- Relacionado a algumas outras respostas - Se você souber o tamanho da saída, não precisará de um StringBuilder e, ao usar o ToCharArray, isso cria e preenche a matriz (você não precisa criar uma matriz vazia primeiro)
- Relacionando-se com outras respostas - Você deve usar o NextBytes, em vez de obter um de cada vez para obter desempenho
- Tecnicamente, você pode fixar a matriz de bytes para obter acesso mais rápido. Geralmente, vale a pena iterar mais de 6 a 8 vezes em uma matriz de bytes. (Não feito aqui)
- Uso do RNGCryptoServiceProvider para melhor aleatoriedade
- Uso do armazenamento em cache de um buffer de 1 MB de dados aleatórios - o benchmarking mostra que a velocidade de acesso de bytes únicos em cache é ~ 1000x mais rápida - levando 9ms acima de 1MB contra 989ms para o cache.
- Rejeição otimizada da zona de viés dentro da minha nova classe.
Solução final para a pergunta:
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);
}
Mas você precisa da minha nova classe (não testada):
/// <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
}
}
}
Para a história - minha solução mais antiga para esta resposta, usei o objeto Random:
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);
}
Atuação:
- SecureFastRandom - Primeira execução única = ~ 9-33ms . Imperceptível. Em andamento : 5ms (às vezes chega a 13ms) acima de 10.000 iterações, com uma única iteração média = 1,5 microssegundos.. Nota: Requer geralmente 2, mas ocasionalmente até 8 atualizações de cache - depende de quantos bytes únicos excedem a zona de polarização
- Aleatório - Primeira execução única = ~ 0-1ms . Imperceptível. Em andamento : 5ms a mais de 10.000 iterações. Com uma única iteração média = 0,5 microssegundos. . Sobre a mesma velocidade.
Verifique também:
Esses links são outra abordagem. O buffer poderia ser adicionado a essa nova base de código, mas o mais importante era explorar diferentes abordagens para remover desvios e comparar as velocidades e prós / contras.