多线程基础学习九:练习-多线程获取不重复的随机数字
来源:互联网 发布:公务员 紧缺职位 知乎 编辑:程序博客网 时间:2024/06/11 23:02
今天在联系一下前面学习的知识,实现一个简单的需求。
需求
多个线程并发获取随机数,要求随机数据不能重复。
非多线程下的随机数获取
实现获取随机数的方式两种:
– Math.random()
– new Random.nextInt(int)
因为一般获取随机数都要求是整数,所以第一种获取方式一般需要乘以10的n次方,所以这次练习采用第二种方式。
测试代码:
public static void main (String[] args) { Random random = new Random(); for (int i = 0; i < 10; i++) { System.out.println(random.nextInt(10)); } }
执行结果:
4352383209
在限制了随机数范围的情况下(< 10),获取10次,多次出现重复数据。
为了解决这个问题,我要引入一个变量用来存储已出现的随机数,判断随机数是否已经出现,出现就重新生成。
修改代码:
static Map<String, String> map = new HashMap<>(); public static void main (String[] args) { Random random = new Random(); int num; for (int i = 0; i < 10; i++) { num = random.nextInt(10); num = createUnRepetNum(num, random); System.out.println(num); } } private static int createUnRepetNum(int num, Random random) { String value = map.get(String.valueOf("key" + num)); if (null != value) { num = random.nextInt(10); num = createUnRepetNum(num, random); } else { map.put("key" + num, ""); } return num; }
执行结果:
7408935162
这样的话,通过额外的变量,保证了生成的数据的不重复。(这只是一种方式,还有其它实现方式)
多线程的情况下的随机数获取
在上面不重复获取的基础,增加多线程。
static Map<String, String> map = new HashMap<>(); public static void main (String[] args) { Random random = new Random(); for (int i = 0; i < 10; i++) { new Thread(new Runnable() { @Override public void run () { int num = random.nextInt(10); num = createUnRepetNum(num, random); System.out.println(num); } }).start(); } } private static int createUnRepetNum(int num, Random random) { String value = map.get(String.valueOf("key" + num)); if (null != value) { num = random.nextInt(10); num = createUnRepetNum(num, random); } else { map.put("key" + num, ""); } return num; }
执行结果:
1437956022
这是我执行几十次才得到一个错误结果,基本上都是正确结果。
出现了错误结果,就说明上面的代码不正确。
根据前面的学习,我知道是因为map的原因,在多线程的情况下出现了读写数据不一致的情况,所以解决这个重复数据问题,实际上就是解决map的同步问题。
前面学过volatile这个同步关键字可以保证读取的最新的,不能保证写数据的正确性,所以尝试把用volatile和synchronized,保证数据的准确性。
synchronized:
static Map<String, String> map = new HashMap<>(); public static void main (String[] args) { Random random = new Random(); for (int i = 0; i < 10; i++) { new Thread(new Runnable() { @Override public void run () { int num = random.nextInt(10); num = createUnRepetNum(num, random); System.out.println(num); } }).start(); } } private static synchronized int createUnRepetNum(int num, Random random) { String value = map.get(String.valueOf("key" + num)); if (null != value) { num = random.nextInt(10); num = createUnRepetNum(num, random); } else { map.put("key" + num, ""); } return num; }
这样会使线程逐一执行,结果一定是对,但是效率非常低。
实际上我还尝试了一种写法(经验证实际上错误的):
static volatile Map<String, String> map = new HashMap<>(); public static void main (String[] args) { Random random = new Random(); for (int i = 0; i < 10; i++) { new Thread(new Runnable() { @Override public void run () { int num = random.nextInt(10); num = createUnRepetNum(num, random); System.out.println(num); } }).start(); } } private static int createUnRepetNum(int num, Random random) { String value = map.get(String.valueOf("key" + num)); if (null != value) { num = random.nextInt(10); num = createUnRepetNum(num, random); } else { synchronized (GetNoRepNum.class) { map.put("key" + num, ""); } } return num; }
这种写法经过验证,确认是错误,主要是因为有可能线程取到了随机数据(其它线程已取到,但是还没有放到map中(阻塞在存放数据的地方了)),这是判断就会出错,出现重复数据。
使用线程安全类实现
ConcurrentHashMap:
static Map<String, String> map = new ConcurrentHashMap<>(); public static void main (String[] args) { Random random = new Random(); for (int i = 0; i < 10; i++) { new Thread(new Runnable() { @Override public void run () { int num = random.nextInt(10); num = createUnRepetNum(num, random); System.out.println(num); } }).start(); } } private static int createUnRepetNum(int num, Random random) { String value = map.get(String.valueOf("key" + num)); if (null != value) { num = random.nextInt(10); num = createUnRepetNum(num, random); } else { map.put("key" + num, ""); } return num; }
因为是线程安全类,我又执行了几十次,都没有出现错误结果,这种写法应该也是正确的。
还有一个线程安全类Hashtable,和上面写法类似,应该也是正确的,不过网上说这个Hashtable类效率较差,不如ConcurrentHashMap。
总结
这次结合前面学习的知识实现了一个简单多线程获取随机数的需求,继续学习,希望以后可以实现结合数据库操作的简单抽奖需求。
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