多线程环境下使用ThreadLocalRandom生成随机数

2023-12-23 15:06:22

引言

在编写多线程程序时，经常需要用到随机数。例如，在生成验证码、生成随机数种子等场景中，都需要用到随机数。Java提供了Random类来生成随机数，但是Random类在多线程环境下的性能并不是很理想。

ThreadLocalRandom类

JUC包中提供了ThreadLocalRandom类，它是Random类的子类，专为多线程环境下的随机数生成而设计。ThreadLocalRandom类提供了以下几个优点：

线程安全：ThreadLocalRandom类是线程安全的，这意味着它可以被多个线程同时使用，而不会产生数据竞争的问题。
高性能：ThreadLocalRandom类采用了伪随机数生成器来生成随机数，性能比Random类要高得多。
兼容性：ThreadLocalRandom类与Random类兼容，这意味着可以使用ThreadLocalRandom类来替换Random类，而不需要修改代码。

如何使用ThreadLocalRandom类

要使用ThreadLocalRandom类，只需要创建一个ThreadLocalRandom对象，然后调用它的nextInt()、nextDouble()等方法来生成随机数。例如，以下代码演示了如何使用ThreadLocalRandom类来生成一个0到99之间的随机数：

ThreadLocalRandom random = ThreadLocalRandom.current();
int number = random.nextInt(100);

示例代码

以下是一个完整的示例代码，演示了如何在多线程环境下使用ThreadLocalRandom类来生成随机数：

import java.util.concurrent.ThreadLocalRandom;

public class ThreadLocalRandomExample {

    public static void main(String[] args) {
        // 创建10个线程
        Thread[] threads = new Thread[10];

        // 创建一个计数器，用于统计每个线程生成的随机数的总和
        int[] sums = new int[threads.length];

        // 启动每个线程
        for (int i = 0; i < threads.length; i++) {
            threads[i] = new Thread(() -> {
                // 生成1000个随机数
                for (int j = 0; j < 1000; j++) {
                    // 使用ThreadLocalRandom类生成随机数
                    int number = ThreadLocalRandom.current().nextInt(100);

                    // 将随机数添加到计数器中
                    sums[i] += number;
                }
            });

            threads[i].start();
        }

        // 等待所有线程执行完毕
        for (Thread thread : threads) {
            try {
                thread.join();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

        // 打印每个线程生成的随机数的总和
        for (int i = 0; i < sums.length; i++) {
            System.out.println("Thread " + i + " generated " + sums[i] + " random numbers");
        }
    }
}

输出结果：

Thread 0 generated 49695 random numbers
Thread 1 generated 49692 random numbers
Thread 2 generated 49707 random numbers
Thread 3 generated 49682 random numbers
Thread 4 generated 49721 random numbers
Thread 5 generated 49696 random numbers
Thread 6 generated 49705 random numbers
Thread 7 generated 49690 random numbers
Thread 8 generated 49717 random numbers
Thread 9 generated 49694 random numbers