随机类线程安全吗？

Posted 2023-02-16

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【中文标题】随机类线程安全吗？【英文标题】：Is Random class thread safe? 【发布时间】：2011-08-14 17:56:02 【问题描述】：

在多个线程之间共享Random 类的一个实例是否有效？特别是从多个线程调用nextInt(int)？

【问题讨论】：

小心使用 Random 在多线程环境中获取数字可能会给您带来不好的结果。也许没关系，但如果您正在做一些模拟，很高兴知道。对于更多读者：有一个 1.7 的新类，名为 java.util.concurrent.ThreadLocalRandom。提防Contention in concurrent use of java.util.Random。 【参考方案1】：

根据 Java 6 文档，Math.random() 保证它可以安全地被多个线程使用。但是 Random 类没有。我假设你必须自己同步。

编辑：

不过，根据接受的答案，自 Java 7 以来文档似乎发生了变化，而 Random 类似乎也提供了这种保证。

【讨论】：

在 java 1.8 (RedHat OpenJDK) 下，Math.random() 实现如下所示：

java public static double random()      return RandomNumberGeneratorHolder.randomNumberGenerator.nextDouble();  // ... private static final class RandomNumberGeneratorHolder      static final Random randomNumberGenerator = new Random();

我不知道它在 java.util.Random 时如何被认为是线程安全的不是…… « 根据文档 » - 不是 « 根据我在实施中看到的 »。实施细节可能会有所不同，我只是坚持文档所说的内容。不过，根据接受的答案，自 Java 7 以来，文档似乎发生了变化，而 Random 类似乎也提供了这种保证。【参考方案2】：

如上所述，它是线程保存，但根据this article 使用java.util.concurrent.ThreadLocalRandom 可能是明智之举（链接失效）。 ThreadLocalRandom 也是 Random 的子类，因此向后兼容。

文章链接比较了不同 Random 的分析结果类：java.util.Random，java.util.concurrent.ThreadLocalRandom 和java.lang.ThreadLocal<java.util.Random>。结果表明， ThreadLocalRandom 的使用性能最高，其次是 ThreadLocal 和性能最差的 Random 本身。

【讨论】：

【参考方案3】：

这是我在不假设 Random 使用原子变量的情况下处理问题的方法。如果currentTime * thread id 在未来某个时间相等，它仍然可以随机碰撞，但这对于我的需要来说已经很少见了。为了真正避免发生冲突的可能性，您可以让每个请求等待一个唯一的时钟时间戳。

/**
 * Thread-specific random number generators. Each is seeded with the thread
 * ID, so the sequence of pseudo-random numbers are unique between threads.
 */
private static ThreadLocal<Random> random = new ThreadLocal<Random>() 
    @Override
    protected Random initialValue() 
        return new Random(
            System.currentTimeMillis() *
            Thread.currentThread().getId());
    
;

【讨论】：

起来！问：(24*60*60*1000) 部分重要吗？是的，这是一个肮脏的修复。 (24*60*60*1000) 使得xxxxxxxxxx045millis 的 ID 为 12 的线程不会像 xxxxxxxxxx035millis 的线程 22 一样被播种。但是，我没有任何充分的理由假设线程 ID 是递增的，也没有充分的理由认为我明天会在比今天更随机的时间创建线程。我现在简化了算法并更新了描述以找出缺点。【参考方案4】：

没有理由多个线程不能都使用同一个 Random。但是，由于该类不是明确的线程安全的，并且通过种子维护一系列伪随机数。多个线程可能以相同的随机数结束。最好为每个线程创建多个随机数并以不同方式播种。

编辑：我刚刚注意到 Sun 实现使用 AtomicLong，所以我猜这是线程安全的（正如 Peter Lawrey (+1) 所指出的）。

EDIT2：OpenJDK 还使用 AtomicLong 作为种子。正如其他人所说，尽管依靠这个仍然不好。

【讨论】：

【参考方案5】：

它是线程安全的，因为它在被多个线程使用时仍然会生成随机数。

Sun/Oracle JVM 实现使用 synchronized 和 AtomicLong 作为种子来提高线程间的一致性。但文档中的所有平台似乎都不能保证它。

我不会编写你的程序来要求这样的保证，尤其是因为你无法确定调用nextInt() 的顺序。

【讨论】：

Java 7 文档中添加了保证：“java.util.Random 的实例是线程安全的。” docs.oracle.com/javase/7/docs/api/java/util/Random.html【参考方案6】：

是的，Random 是线程安全的。 nextInt() 方法调用受保护的next(int) 方法，该方法使用AtomicLong seed, nextseed（原子长）来生成下一个种子。 AtomicLong 用于种子生成时的线程安全。

【讨论】：