java中ThreadLocalRandom的使用详解

在java中我们通常会需要使用到java.util.Random来便利的生产随机数。但是Random是线程安全的，如果要在线程环境中的话就有可能产生性能瓶颈。

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我们以Random中常用的nextInt方法为例来具体看一下：

  public int nextInt() {
    return next(32);
  }

nextInt方法实际上调用了下面的方法：

  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));
  }

从代码中我们可以看到，方法内部使用了AtomicLong，并调用了它的compareAndSet方法来保证线程安全性。所以这个是一个线程安全的方法。

其实在多个线程环境中，Random根本就需要共享实例，那么该怎么处理呢？

在JDK 7 中引入了一个ThreadLocalRandom的类。ThreadLocal大家都知道就是线程的本地变量，而ThreadLocalRandom就是线程本地的Random。

我们看下怎么调用：

ThreadLocalRandom.current().nextInt();

我们来为这两个类分别写一个benchMark测试：

public class RandomUsage {

  public void testRandom() throws InterruptedException {
    ExecutorService executorService=Executors.newFixedThreadPool(2);
    Random random = new Random();
    List> callables = new ArrayList<>();
    for (int i = 0; i < 1000; i++) {
      callables.add(() -> {
        return random.nextInt();
      });
      }
    executorService.invokeAll(callables);
  }

  public static void main(String[] args) throws RunnerException {
    Options opt = new OptionsBuilder()
        .include(RandomUsage.class.getSimpleName())
        // 预热5轮
        .warmupIterations(5)
        // 度量10轮
        .measurementIterations(10)
        .forks(1)
        .build();

    new Runner(opt).run();
  }
}
public class ThreadLocalRandomUsage {

  @Benchmark
  @BenchmarkMode(Mode.AverageTime)
  @OutputTimeUnit(TimeUnit.MICROSECONDS)
  public void testThreadLocalRandom() throws InterruptedException {
    ExecutorService executorService=Executors.newFixedThreadPool(2);
    List> callables = new ArrayList<>();
    for (int i = 0; i < 1000; i++) {
      callables.add(() -> {
        return ThreadLocalRandom.current().nextInt();
      });
      }
    executorService.invokeAll(callables);
  }

  public static void main(String[] args) throws RunnerException {
    Options opt = new OptionsBuilder()
        .include(ThreadLocalRandomUsage.class.getSimpleName())
        // 预热5轮
        .warmupIterations(5)
        // 度量10轮
        .measurementIterations(10)
        .forks(1)
        .build();

    new Runner(opt).run();
  }
}

分析运行结果，我们可以看出ThreadLocalRandom在多线程环境中会比Random要快。

本文的例子可以参考https://github.com/ddean2009/learn-java-concurrency/tree/master/ThreadLocalRandom

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