Java.util.Random 在并发使用时的竞争问题

Question

Java.util.Random 在并发使用时的竞争问题

javamultithreadingperformanceconcurrencycontention

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Oracle Java文档表示：

java.util.Random的实例是线程安全的。然而，在跨线程使用同一java.util.Random实例的并发情况下，可能会遇到争用和随之而来的性能不佳。在多线程设计中，考虑改用ThreadLocalRandom。

性能不佳的原因是什么？

- dev

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可能是因为内部状态存在某种同步机制？ - Oliver Charlesworth

2个回答

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随机类持有内部状态的同步锁，只有一个线程可以访问它 - 具体来说，它使用了AtomicLong。这意味着，如果您尝试使用多个线程从中读取，只有一个线程可以访问它，导致其他线程等待锁被释放。

ThreadLocalRandom可以代替随机类，提供透明的每个线程实例化，以确保内部状态在每个线程基础上更新，从而避免锁定。

请注意，如果实现正确，则AtomicLong更新操作不应表现得特别差，除非您运行大量线程，因为它可以在JVM内部最优化为类似于x86上的lock xchg的操作。除了锁之外，主要的计算成本可能是长乘和旋转移位的组合。

- Polynomial

这不正确。多个线程可以同时访问AtomicLong，没有锁定访问。并发原子使用volatiles。 - Martin Serrano

错误的原因是Random遭受争用的原因是AtomicLong.compareAndSet，如果与许多线程一起使用，它本身也会遭受争用。请参考https://dev59.com/tHA65IYBdhLWcg3w7TWZ。 - Nearoo

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可以查看英文原文，
原文链接

- jcarvalho · Accepted Answer

在内部，java.util.Random使用AtomicLong保持当前种子，每当请求一个新的随机数时，更新种子会产生竞争。

来自java.util.Random的实现：

protected int next(int bits) {
    long oldseed, nextseed;
    AtomicLong seed = this.seed;
    do {
        oldseed = seed.get();
        nextseed = (oldseed * multiplier + addend) & mask;
    } while (!seed.compareAndSet(oldseed, nextseed));
    return (int)(nextseed >>> (48 - bits));
}

另一方面，ThreadLocalRandom 通过为每个线程提供一个种子，确保在没有竞争的情况下更新种子。