ThreadLocalRandom

ThreadLocalRandom 是 Java 中用于生成随机数的类，它提供了比 Random 类更高效的随机数生成方式，特别是在多线程环境下。它属于 java.util.concurrent 包。其主要优势是避免了线程之间对共享随机数生成器的竞争，从而提高了性能。

1. 为什么需要 ThreadLocalRandom？

在多线程环境中，多个线程如果使用同一个共享的 Random 实例，可能会发生线程间的竞争，导致性能下降。每个线程都可能尝试同时更新共享的随机数生成器，这会导致不必要的上下文切换和同步开销。为了避免这个问题，Java 提供了 ThreadLocalRandom 类，它为每个线程提供了一个独立的随机数生成器，这样每个线程使用自己的随机数生成器，就不会发生竞争。

2. ThreadLocalRandom 的主要特点：

• 线程局部性：每个线程都有自己独立的随机数生成器，不需要同步，避免了多个线程访问共享资源时的竞争。
• 高效：由于线程之间不会竞争同一个随机数生成器，因此生成随机数的性能通常比 Random 更好。
• 适用于并发编程：在多线程应用中，ThreadLocalRandom 是生成随机数的推荐方式，尤其是在需要高并发的场景下。

3. 使用方法：

ThreadLocalRandom 提供了许多生成随机数的方法，以下是一些常见的用法示例：

  

import java.util.concurrent.ThreadLocalRandom;

public class ThreadLocalRandomExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 生成一个随机的整数
        int randomInt = ThreadLocalRandom.current().nextInt();
        System.out.println("Random Int: " + randomInt);

        // 生成一个范围在 0 (包含) 和 100 (不包含) 之间的随机整数
        int randomIntInRange = ThreadLocalRandom.current().nextInt(0, 100);
        System.out.println("Random Int in range [0, 100): " + randomIntInRange);

        // 生成一个随机的浮点数
        double randomDouble = ThreadLocalRandom.current().nextDouble();
        System.out.println("Random Double: " + randomDouble);

        // 生成一个范围在 0.0 (包含) 和 1.0 (不包含) 之间的随机浮点数
        double randomDoubleInRange = ThreadLocalRandom.current().nextDouble(0.0, 1.0);
        System.out.println("Random Double in range [0.0, 1.0): " + randomDoubleInRange);

        // 生成一个布尔值
        boolean randomBoolean = ThreadLocalRandom.current().nextBoolean();
        System.out.println("Random Boolean: " + randomBoolean);
    }
}

 

4. ThreadLocalRandom 与 Random 的区别：

• 线程安全：ThreadLocalRandom 是线程安全的，因为每个线程都有独立的实例，而 Random 是不安全的（多个线程共享同一个 Random 实例时需要额外的同步）。
• 性能：在多线程环境中，ThreadLocalRandom 由于避免了同步，通常比 Random 更高效。
• 用途：ThreadLocalRandom 主要用于多线程环境下生成随机数，而 Random 更多是用于单线程环境。

5. ThreadLocalRandom 的内部实现：

ThreadLocalRandom 基于 ThreadLocal 实现，它会为每个线程分配一个随机数生成器。每个线程都可以通过 ThreadLocalRandom.current() 方法获取到与当前线程相关联的 ThreadLocalRandom 实例。这样，不同线程之间不会共享同一个随机数生成器，从而避免了并发访问时的竞争。

总结：

ThreadLocalRandom 是一个高效的、线程安全的随机数生成器，专为多线程环境设计，避免了多线程共享同一个 Random 实例时的竞争。它通常比 Random 更适合在并发程序中使用，能够提供更好的性能。