为什么 Random.Shared 是线程安全的

2022/12/31 14:23:58

本文主要是介绍为什么 Random.Shared 是线程安全的,对大家解决编程问题具有一定的参考价值,需要的程序猿们随着小编来一起学习吧!

在多线程环境中使用 Random 类来生成伪随机数时,很容易出现线程安全问题。例如,当多个线程同时调用 Next 方法时,可能会出现种子被意外修改的情况,导致生成的伪随机数不符合预期。

为了避免这种情况,.NET 框架引入了 Random.Shared 属性。它返回一个特殊的 Random 实例,可以在多线程环境中安全地生成伪随机数。

代码示例

下面是一个示例代码,演示了 Random.Shared 属性的使用方法:

using System;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;

namespace MyApp
{
    public class Program
    {
        public static void Main(string[] args)
        {
            // 使用 Random.Shared 属性创建一个新的 Random 实例
            var random = Random.Shared;

            // 创建两个新的 Task,分别用于生成伪随机数
            var task1 = Task.Run(() =>
            {
                // 生成伪随机数
                for (int i = 0; i < 5; i++)
                {
                    // 调用 Next 方法生成伪随机数
                    var number = random.Next();
                    // 输出当前线程的编号和生成的伪随机数
                    Console.WriteLine($"Thread1: {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}, number = {number}");

                    // 模拟耗时操作
                    Thread.Sleep(500);
                }
            });
            var task2 = Task.Run(() =>
            {
                // 生成伪随机数
                for (int i = 0; i < 5; i++)
                {
                    // 调用 Next 方法生成伪随机数
                    var number = random.Next();

                    // 输出当前线程的编号和生成的伪随机数
                    Console.WriteLine($"Thread2: {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}, number = {number}");

                    // 模拟耗时操作
                    Thread.Sleep(500);
                }
            });

            // 等待两个 Task 完成
            Task.WaitAll(task1, task2);

            // 等待用户输入
            Console.ReadKey();
        }
    }
}

在上面的代码中,我们使用 Random.Shared 属性创建了一个新的 Random 实例,然后在两个不同的线程中分别调用它的 Next 方法生成伪随机数。由于 Random.Shared 属性是线程安全的,所以两个线程之间的访问不会发生冲突,可以正常生成伪随机数。

原理说明

Random.Shared 属性返回的 Random 实例内部实际上使用了 [ThreadStatic] 属性,来实现对种子的线程安全访问。

[ThreadStatic] 属性用于标识一个字段,表示该字段在每个线程中都有一个独立的值。例如,如果一个字段被标记为 [ThreadStatic],那么每个线程都会有一个单独的副本,它们之间互不影响。

举个例子,假设我们有一个类,它有一个 [ThreadStatic] 字段:

public class MyClass
{
    [ThreadStatic]
    public static int Counter;
}

在这个例子中,Counter 字段被标记为 [ThreadStatic],表示每个线程都有一个单独的副本。例如,当我们在两个不同的线程中访问 Counter 字段时,实际上访问的是两个不同的副本,它们之间互不影响。

下面是一个示例代码,演示了 [ThreadStatic] 属性的使用方法:

using System;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;

namespace MyApp
{
    public class Program
    {
        public static void Main(string[] args)
        {
            // 创建两个新的 Task,分别用于访问 Counter 字段
            var task1 = Task.Run(() =>
            {
                // 访问 Counter 字段
                for (int i = 0; i < 5; i++)
                {
                    // 增加 Counter 的值
                    MyClass.Counter++;
                    // 输出当前线程的编号和 Counter 的值
                    Console.WriteLine($"Thread1: {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}, Counter = {MyClass.Counter}");

                    // 模拟耗时操作
                    Thread.Sleep(500);
                }
            });
            var task2 = Task.Run(() =>
            {
                // 访问 Counter 字段
                for (int i = 0; i < 5; i++)
                {
                    // 增加 Counter 的值
                    MyClass.Counter++;

                    // 输出当前线程的编号和 Counter 的值
                    Console.WriteLine($"Thread2: {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}, Counter = {MyClass.Counter}");

                    // 模拟耗时操作
                    Thread.Sleep(500);
                }
            });

            // 等待两个 Task 完成
            Task.WaitAll(task1, task2);

            // 等待用户输入
            Console.ReadKey();
        }
    }
}

在上面的代码中,我们创建了两个新的 Task,分别用于访问 Counter 字段。由于 Counter 字段被标记为 [ThreadStatic],所以两个 Task 在不同的线程中执行,访问的是两个不同的副本。我们可以从输出结果看出,两个 Task 之间的修改不会影响到对方。

运行上面的代码可能会得到类似下面的样例结果:

Thread1: Counter = 1
Thread1: Counter = 2
Thread1: Counter = 3
Thread1: Counter = 4
Thread1: Counter = 5
Thread2: Counter = 1
Thread2: Counter = 2
Thread2: Counter = 3
Thread2: Counter = 4
Thread2: Counter = 5

可以看到,每个线程都会使用自己的 _counter 变量来记录递增的值,因此两个线程之间的值是不同的。

以上是 [ThreadStatic] 属性的使用方法。在 Random.Shared 属性的实现中,也采用了类似的方法,来实现种子的线程安全访问。由于每个线程都有一个单独的种子,所以它们之间互不影响,并且也不会发生线程安全问题。

使用建议

在多线程环境中,我们建议使用 Random.Shared 属性来生成伪随机数。它能够提供线程安全的保证,避免出现种子被意外修改的情况。

总结

通过使用 [ThreadStatic] 属性,.NET 框架实现了线程安全的 Random.Shared 属性。它允许我们在多线程环境中安全地生成伪随机数,而不用担心种子被意外修改的情况。

标签:Random,编号,随机,icode9,Counter,ThreadStatic,代码 来源:

本站声明: 1. iCode9 技术分享网(下文简称本站)提供的所有内容,仅供技术学习、探讨和分享; 2. 关于本站的所有留言、评论、转载及引用,纯属内容发起人的个人观点,与本站观点和立场无关; 3. 关于本站的所有言论和文字,纯属内容发起人的个人观点,与本站观点和立场无关; 4. 本站文章均是网友提供,不完全保证技术分享内容的完整性、准确性、时效性、风险性和版权归属;如您发现该文章侵犯了您的权益,可联系我们第一时间进行删除; 5. 本站为非盈利性的个人网站,所有内容不会用来进行牟利,也不会利用任何形式的广告来间接获益,纯粹是为了广大技术爱好者提供技术内容和技术思想的分享性交流网站。



这篇关于为什么 Random.Shared 是线程安全的的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对大家有所帮助,也希望大家多多支持为之网!


扫一扫关注最新编程教程