Java中并发随机数的生成

Question

在web服务器上，许多线程向客户端提供内容。A/B测试是在网站上执行的，因此我们需要一个PRNG来为每个会话和测试选择一个变体。显然，当使用PRNG的单个实例时，它是并发访问的，因此可能需要适当的锁定或其他机制。

最初我们使用java.util.Random(juR)，但是由于它有提到的缺陷，例如java.util.Random有多好？，所以我们尝试使用MersenneTwister。然而，由于Mersenne-Twister 依赖于内部状态的事实，我们看到了性能的大幅下降，因此它对nextInt()的访问需要同步。另一种选择可能是XOR shift PRNG，但它与Mersenne Twister有相同的问题。你可以在这里找到解释，例如：http://xorshift.di.unimi.it/

Random 使用compareAndSet操作看起来要快得多，因为它不需要锁定，但是根据Javadoc类，它仍然不安全。相反，建议使用ThreadLocalRandom，这基本上会导致一个PRNG池，当请求时，一个随机可用线程处理HTTPS请求，因此从一组可用的PRNG中选择一个随机的PRNG，显然这是相当快的。

从这样一个池中产生的随机数是否与来自单个PRNG实例的随机数一样好？

另一种方法是使用单个PRNG实例预生成一个值流，例如使用ArrayBlockingQueue。

哪种解决方案在性能方面会更好呢？

Answer 1

通过通过BlockingQueue传递结果，可以使任意随机数生成器线程安全。

class SafeRandom implements Runnable {

    Random r = new Random();
    BlockingQueue<Double> q = new ArrayBlockingQueue<>(10);

    double get() throws InterruptedException {
        return q.take();
    }

    @Override
    public void run() {
        try {
            while (true) {
                q.put(r.nextDouble());
            }
        } catch (InterruptedException ie) {
        }
    }

}

Answer 2

为了避免同步问题，每个线程有一个RNG。为了避免线程特定的RNGs提供相同的输出，让主RNG为线程特定的RNGs生成一系列初始种子。这可能需要一个额外的种子参数传递到您的代码中，以生成一个新线程。

您需要自己测试RNG在您的工具包上运行的速度有多快。如果需要，可以为主RNG和特定于线程的RNG使用不同的RNG引擎。通常，为线程特定的RNG选择具有快速设置时间的RNG。这对主RNG没有那么重要，因为它只设置了一次。