java并發(fā)高的情況下用ThreadLocalRandom來生成隨機(jī)數(shù)
一:簡(jiǎn)述
如果我們想要生成一個(gè)隨機(jī)數(shù),通常會(huì)使用Random類。但是在并發(fā)情況下Random生成隨機(jī)數(shù)的性能并不是很理想,今天給大家介紹一下JUC包中的用于生成隨機(jī)數(shù)的類--ThreadLocalRandom.(本文基于JDK1.8)
二:Random的性能差在哪里
Random隨機(jī)數(shù)生成是和種子seed有關(guān),而為了保證線程安全性,Random通過CAS機(jī)制來保證線程安全性。從next()方法中我們可以發(fā)現(xiàn)seed是通過自旋鎖和CAS來進(jìn)行修改值的。如果在高并發(fā)的場(chǎng)景下,那么可能會(huì)導(dǎo)致CAS不斷失敗,從而導(dǎo)致不斷自旋,這樣就可能會(huì)導(dǎo)致服務(wù)器CPU過高。
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));
}三:ThreadLocalRandom的簡(jiǎn)單使用
使用的方法很簡(jiǎn)單,通過ThreadLocalRandom.current()獲取到ThreadLocalRandom實(shí)例,然后通過nextInt(),nextLong()等方法獲取一個(gè)隨機(jī)數(shù)。
代碼:
@Test
void test() throws InterruptedException {
new Thread(()->{
ThreadLocalRandom random = ThreadLocalRandom.current();
System.out.println(random.nextInt(100));
}).start();
new Thread(()->{
ThreadLocalRandom random = ThreadLocalRandom.current();
System.out.println(random.nextInt(100));
}).start();
Thread.sleep(100);
}運(yùn)行結(jié)果:

四:為什么ThreadLocalRandom能在保證線程安全的情況下還能有不錯(cuò)的性能
我們可以看一下ThreadLocalRandom的代碼實(shí)現(xiàn)。
首先我們很容易看出這是一個(gè)餓漢式的單例
/** Constructor used only for static singleton */
private ThreadLocalRandom() {
initialized = true; // false during super() call
}
/** The common ThreadLocalRandom */
static final ThreadLocalRandom instance = new ThreadLocalRandom();我們可以看到PROBE成員變量代表的是Thread類的threadLocalRandomProbe屬性的內(nèi)存偏移量,SEED成員變量代表的是Thread類的threadLocalRandomSeed屬性的內(nèi)存偏移量,SECONDARY成員變量代表的是Thread類的threadLocalRandomSecondarySeed屬性的內(nèi)存偏移量。
// Unsafe mechanics
private static final sun.misc.Unsafe UNSAFE;
private static final long SEED;
private static final long PROBE;
private static final long SECONDARY;
static {
try {
UNSAFE = sun.misc.Unsafe.getUnsafe();
Class<?> tk = Thread.class;
SEED = UNSAFE.objectFieldOffset
(tk.getDeclaredField("threadLocalRandomSeed"));
PROBE = UNSAFE.objectFieldOffset
(tk.getDeclaredField("threadLocalRandomProbe"));
SECONDARY = UNSAFE.objectFieldOffset
(tk.getDeclaredField("threadLocalRandomSecondarySeed"));
} catch (Exception e) {
throw new Error(e);
}
}可以看到Thread類中確實(shí)有這三個(gè)屬性
Thread類:
@sun.misc.Contended("tlr")
//當(dāng)前Thread的隨機(jī)種子 默認(rèn)值是0
long threadLocalRandomSeed;
/** Probe hash value; nonzero if threadLocalRandomSeed initialized */
@sun.misc.Contended("tlr")
//用來標(biāo)志當(dāng)前Thread的threadLocalRandomSeed是否進(jìn)行了初始化 0代表沒有,非0代表已經(jīng)初始化 默認(rèn)值是0
int threadLocalRandomProbe;
/** Secondary seed isolated from public ThreadLocalRandom sequence */
@sun.misc.Contended("tlr")
//當(dāng)前Thread的二級(jí)隨機(jī)種子 默認(rèn)值是0
int threadLocalRandomSecondarySeed;接下來我們看ThreadLocalRandom.current()方法。
ThreadLocalRandom.current()
ThreadLocalRandom.current()的作用主要是初始化隨機(jī)種子,并且返回ThreadLocalRandom的實(shí)例。
首先通過UNSAFE類獲取當(dāng)前線程的Thread對(duì)象的threadLocalRandomProbe屬性,看隨機(jī)種子是否已經(jīng)初始化。沒有初始化,那么調(diào)用localInit()方法進(jìn)行初始化
public static ThreadLocalRandom current() {
// 獲取當(dāng)前線程的
if (UNSAFE.getInt(Thread.currentThread(), PROBE) == 0)
localInit();
return instance;
}localInit()
localInit()方法的作用就是初始化隨機(jī)種子,可以看到代碼很簡(jiǎn)單,就是通過UNSAFE類對(duì)當(dāng)前Thread的threadLocalRandomProbe屬性和threadLocalRandomSeed屬性進(jìn)行一個(gè)賦值。
static final void localInit() {
int p = probeGenerator.addAndGet(PROBE_INCREMENT);
int probe = (p == 0) ? 1 : p; // skip 0
long seed = mix64(seeder.getAndAdd(SEEDER_INCREMENT));
Thread t = Thread.currentThread();
UNSAFE.putLong(t, SEED, seed);
UNSAFE.putInt(t, PROBE, probe);
}接下來以nextInt()方法為例,看ThreadLocalRandom是如何生成到隨機(jī)數(shù)的。我們可以看出隨機(jī)數(shù)正是通過nextSeed()方法獲取到隨機(jī)種子,然后通過隨機(jī)種子而生成。所以重點(diǎn)看nextSeed()方法是如何獲取到隨機(jī)種子的。
public int nextInt(int bound) {
if (bound <= 0)
throw new IllegalArgumentException(BadBound);
int r = mix32(nextSeed());
int m = bound - 1;
if ((bound & m) == 0) // power of two
r &= m;
else { // reject over-represented candidates
for (int u = r >>> 1;
u + m - (r = u % bound) < 0;
u = mix32(nextSeed()) >>> 1)
;
}
return r;
}nextSeed()
nextSeed()方法的作用是獲取隨機(jī)種子,代碼很簡(jiǎn)單,就是通過UNSAFE類獲取當(dāng)前線程的threadLocalRandomSeed屬性,并且將原來的threadLocalRandomSeed加上GAMMA設(shè)置成新的threadLocalRandomSeed。
final long nextSeed() {
Thread t; long r; // read and update per-thread seed
UNSAFE.putLong(t = Thread.currentThread(), SEED,
r = UNSAFE.getLong(t, SEED) + GAMMA);
return r;
}小結(jié):
ThreadLocalRandom為什么線程安全?是因?yàn)樗鼘㈦S機(jī)種子保存在當(dāng)前Thread對(duì)象的threadLocalRandomSeed變量中,這樣每個(gè)線程都有自己的隨機(jī)種子,實(shí)現(xiàn)了線程級(jí)別的隔離,所以ThreadLocalRandom也并不需要像Random通過自旋鎖和cas來保證隨機(jī)種子的線程安全性。在高并發(fā)的場(chǎng)景下,效率也會(huì)相對(duì)較高。
注:各位有沒有發(fā)現(xiàn)ThreadLocalRandom保證線程安全的方式和ThreadLocal有點(diǎn)像呢
需要注意的點(diǎn):
1.ThreadLocalRandom是單例的。
2.我們每個(gè)線程在獲取隨機(jī)數(shù)之前都需要調(diào)用一下ThreadLocalRandom.current()來初始化當(dāng)前線程的隨機(jī)種子。
3.理解ThreadLocalRandom需要對(duì)UnSafe類有所了解,它是Java提供的一個(gè)可以直接通過內(nèi)存對(duì)變量進(jìn)行獲取和修改的一個(gè)工具類。java的CAS也是通過這個(gè)工具類來實(shí)現(xiàn)的。
到此這篇關(guān)于java并發(fā)高的情況下用ThreadLocalRandom來生成隨機(jī)數(shù)的文章就介紹到這了,更多相關(guān)java ThreadLocalRandom生成隨機(jī)數(shù)內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家!
相關(guān)文章
Java實(shí)現(xiàn)基于token認(rèn)證的方法示例
這篇文章主要介紹了Java實(shí)現(xiàn)基于token認(rèn)證的方法示例,文中通過示例代碼介紹的非常詳細(xì),對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值,需要的朋友們下面隨著小編來一起學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)吧2019-08-08
Mybatis實(shí)現(xiàn)SQL存儲(chǔ)流程詳解
MyBatis作為一款優(yōu)秀的持久層框架,它支持自定義SQL、存儲(chǔ)過程以及高級(jí)映射。它免除了幾乎所有的JDBC代碼以及設(shè)置參數(shù)和獲取結(jié)果集的工作2023-03-03
Eclipse 出現(xiàn)Failed to load JavaHL Library解決方法
這篇文章主要介紹了Eclipse 出現(xiàn)Failed to load JavaHL Library解決方法的相關(guān)資料,今天使用Eclipse 時(shí)出現(xiàn)以上錯(cuò)誤,本文說明如何更更正,需要的朋友可以參考下2016-11-11
Spring Security基于數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)認(rèn)證過程解析
這篇文章主要介紹了Spring Security基于數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)認(rèn)證過程解析,文中通過示例代碼介紹的非常詳細(xì),對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值,需要的朋友可以參考下2020-08-08
Spring Cloud動(dòng)態(tài)配置刷新RefreshScope使用示例詳解
這篇文章主要為大家介紹了Spring Cloud動(dòng)態(tài)配置刷新RefreshScope使用示例詳解,有需要的朋友可以借鑒參考下,希望能夠有所幫助,祝大家多多進(jìn)步,早日升職加薪2022-08-08
Java語言Consistent Hash算法學(xué)習(xí)筆記(代碼示例)
這篇文章主要介紹了Java語言Consistent Hash算法學(xué)習(xí)筆記(代碼示例),分享了相關(guān)代碼示例,小編覺得還是挺不錯(cuò)的,具有一定借鑒價(jià)值,需要的朋友可以參考下2018-02-02
Spring中的HandlerMapping執(zhí)行流程詳解
這篇文章主要介紹了Spring中的HandlerMapping執(zhí)行流程詳解,HandlerMapping在Spring MVC框架的jar包下面,他是處理映射器,為用戶發(fā)送的請(qǐng)求找到合適的Handler Adapter,它將會(huì)把請(qǐng)求映射為HandlerExecutionChain對(duì)象,需要的朋友可以參考下2023-08-08
Java中Spring使用Quartz任務(wù)調(diào)度定時(shí)器
本篇文章主要介紹了Java中Spring使用Quartz任務(wù)調(diào)度定時(shí)器,具有一定的參考價(jià)值,有興趣的可以了解一下。2017-02-02
微信游戲打飛機(jī)游戲制作(java模擬微信打飛機(jī)游戲)
java模擬微信打飛機(jī)游戲,大家參考使用吧2013-12-12

