Python 里的 random 模块

最近工作上遇到了一个比较有意思的问题：在生成邮箱验证码的时候，居然会出现重复，而且是可复现的重复，后来去另一个环境试了下，发现居然不同环境都会重复！

这种情况，粗略判断，应该是随机数生成的问题，但是奇怪的是，代码也重置了 seed，这个 seed 也是个随机的：

import random

random.seed(time.time() * 1000)


def get_capture(length=6):
    all_letters = string.ascii_uppercase + string.digits
    return ''.join(random.sample(all_letters, length))

经过调试，发现不论 seed 设置什么值，生成的随机字符串都是一样的，但是如果把 seed 设置放在函数内，就又都是随机的了。

最开始以为是 seed 设置会有作用域区分，但是经过查看代码，发现 random 居然是在内部生成了一个 Random 类的实例，从外部导入的 random.seed，random.sample 都是在这个实例上调用的

# Create one instance, seeded from current time, and export its methods
# as module-level functions.  The functions share state across all uses
#(both in the user's code and in the Python libraries), but that's fine
# for most programs and is easier for the casual user than making them
# instantiate their own Random() instance.

_inst = Random()
seed = _inst.seed
random = _inst.random
uniform = _inst.uniform
triangular = _inst.triangular
randint = _inst.randint
choice = _inst.choice
randrange = _inst.randrange
sample = _inst.sample
shuffle = _inst.shuffle
choices = _inst.choices
normalvariate = _inst.normalvariate
lognormvariate = _inst.lognormvariate
expovariate = _inst.expovariate
vonmisesvariate = _inst.vonmisesvariate
gammavariate = _inst.gammavariate
gauss = _inst.gauss
betavariate = _inst.betavariate
paretovariate = _inst.paretovariate
weibullvariate = _inst.weibullvariate
getstate = _inst.getstate
setstate = _inst.setstate
getrandbits = _inst.getrandbits

那既然不论在全局 seed，还是在函数内 seed，都基于同一个实例，那应该都起作用才对。现在的状态是全局调用 seed 函数，不论传入什么值产生的结果都是一样的。而在函数内调用 seed，如果输入是随机值，那么输出也是随机的，如果输入是个固定的，那么输出也会是固定的随机字符串。

那么这样看来，似乎只有一种可能————有其他地方在这个全局实例上也调用了 seed，于是我把断点打到这个 seed 函数里，然后重启 web，果然发现有很多次调用。

顺藤摸瓜，找到了其他在全局调用 seed 的地方，案子终于破了：其他地方调用 seed 的时机比这个地方迟，而且又都是在一个实例上调用的，那肯定都覆盖了，而且其他地方都是以固定数字调用 seed 的，所以最后产生的随机字符串都是以固定的顺序生成的。

那么如何修改代码呢？

在调试的时候，除了上面的那些全局调用 seed 的地方，还有一些其他写法，那就是新实例一个 Random 实例，让它和 random 模块里内置的那个默认实例区分开，然后后面调用 random 方法的地方，都基于这个新实例。妙啊！

那么 random 库使用的最佳实践应该是 在用到 random 的时候，搞一个自己的 Random 实例，这样就分开了。

代码修改如下：

import random

_random = random.Random(time.time() * 1000)


def get_capture(length=6):
    all_letters = string.ascii_uppercase + string.digits
    return ''.join(_random.sample(all_letters, length))