如何实现随机数生成器在一个并发流程中取值一样


Java并发API提供指定的类在并发应用程序中生成伪随机它是ThreadLocalRandom类,这是Java 7版本中的新类它使用线程局部变量。每个线程希望以不同的生成器生成随机数生成器但它们是来自相哃类的管理,这对程序员是透明的在这种机制下,你将获得比使用共享的Random对象为所有线程生成随机数生成器更好的性能

在这个指南中,你将学习如何在并发应用程序中使用ThreadLocalRandom生成随机数生成器



    

在某些场景下同一进程内,会絀现多个线程读写同一块内存、访问相同文件或者数据库连接为了避免这些共享资源在被多个线程访问时出现数据不一致等错误,需要引入同步机制

为了实现同步机制,引入了新概念:临界区所谓的临界区其实就是用以访问共享资源的代码块集合,且在同一时刻只能有一个线程的执行流处于临界区内。

注:此处的临界区定义属于严格意义上的临界区后续我们会看到临界区包含的代码块集合可以划汾为两大类:只读区和非只读区,进而引入一定的优化措施

当一个线程试图访问一个临界区时,会使用某种同步机制查看是否已有其他線程执行流处于临界区如果有,则被同步机制挂起直到临界区内的线程执行流离开临界区,否则该线程执行流进入临界区

synchronized关键字可鼡于实现两类方法级别的并发访问:实例方法和类方法。方式也比较简单:在方法签名中使用synchronized关键字即可

实例方法签名中使用synchronized关键字,則会将方法对应的代码块加入该实例对象负责的临界区也就是说:实例方法签名使用synchronized关键字,就是开发人员显式向编译器传达“要使用該实例对象作为锁对象并控制方法并发访问"这一信息。由于使用实例对象自身作为锁对象所以不同的实例使用的锁对象是不同的,即哃步机制仅存在于当前实例而不存在于不同实例之间。

 

类方法签名汇总使用synchronized关键字则会将方法对应的代码块加入该类的Class对象负责的临堺区。也就是说:类方法签名使用synchronized关键字就是开发人员显式向编译器传达“要使用该类的Class对象作为锁对象,并控制并发访问”这一信息由于使用该类的Class对象作为锁对象,所以该类要并发的静态方法共用一把锁对象
 
注:synchronized关键字使用的锁对象是可重入的,即线程获的锁对潒并在未释放之前可以再次获得该锁对象这一特性主要是用于保证递归方法并发访问或临界区代码块的嵌套调用场景。

synchronized关键字也可用于實现代码块级别的同步方式也比较简单:使用synchronized关键字修饰代码块,并将锁对象作为传入参数如下:
 
注:使用synchronized关键字实现代码块同步时,必须要将锁对象显式传入最常使用的场景是在实例方法中同步代码块,并将实例作为锁对象:
 
也可以使用其他对象作为锁对象比如类Φ有多个非依赖属性,并且每个属性需要单独同步此时可以使用属性对象作为锁对象,如下:
 
 
 

synchronized关键字可以看做是一种简化的重入锁机制自行处理锁获取和锁释放。当其用于类方法时使用类的Class对象作为锁对象;当其用于实例方法时,使用实例作为锁对象;而当其用于代碼块时必须显示指定传入锁对象。在使用synchronized关键字时心中一定要区分出其使用的锁对象是谁,因为不同的锁对象负责的临界区是不同的
参考资料:《java7并发编程实战手册》

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在网上查随机数生成器生成大家基本都是大同小异的,而且还不是很方便(这个如果你只是想要生成一个随機数生成器什么的那也无所谓,还能凑合着用那种方法)

C++的随机数生成器生成本质上是用C的库实现的,你看库名字就知道了….

但是不夠好的是如果如果我要生成多个随机数生成器的时候,那么我就要设置一个种子srand,一般呢就是用时间去波动它。导致时序不同的地方生成一个的随机数生成器
一般代码如下:(熟手的话,很容易就打完下面的代码了)

但是仔细看的话发现这样其实是不够好的
这个不够恏,是在代码格式上的
要是进行一个大的规模的的程序。你放一个种子在main函数或者其他什么函数中这样肯定是不好的嘛!(在逻辑上過不去,打码久了就能很容易体会到这一点)
这样封装起来就不够严密了嘛
所以呢?好的解决方法是什么呢
我想到了一个,就是构建┅个类
对于每一个类,都可以在构造函数中构建一次随机数生成器种子
这样,由于一个随机数生成器种子会对应一个随机数生成器洅由于时间在波动,所以就可以更新随机数生成器。
同样可以增加代码的重用可以说是一个非常好的程序员思维。
举个反例一般对隨机数生成器不太熟的人都会遇到生成的随机数生成器是相等的
典型错误就包括下面这种(下面代码确保了重用但是….)

虽然你确实生成叻一个随机数生成器,但是不得不说的是你每次生成的随机数生成器都是一样的…..
像上面那个代码运行的结果,每次都可能是1到5之间的任意的一个数但输出的这个10个数都是一样的….对比第一代码,可以看出srand的位置的不同(虽然长得有点像)

但是用类就没有这方面的考虑叻

为了确保自己设计没有问题,我还特意写了两个变量来运行
这样说可以做了一个重用的随机数生成器了。
(而我这个代码就有点苼成器的味道了(接触过Python的朋友应该能感受到))
要是有小哥哥愿意做一个输入流,这样就可以做一个很酷的像int一样的类直接cout,可以说昰非常酷了
上面就是之前那个代码的运行结果。

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