Java中生成随机数Random VS ThreadLocalRandom性能比较

　　前言

　　大家项目中如果有生成随机数的需求，我想大多都会选择使用Random来实现，它内部使用了CAS来实现。实际上，JDK1.7之后，提供了另外一个生成随机数的类ThreadLocalRandom，那么他们二者之间的性能是怎么样的呢？

　　Random的使用

　　Random类是JDK提供的生成随机数的类， 这个类不是随机的，而是伪随机的。什么是伪随机呢？伪随机是指生成的随机数是有一定规律的，这个规律出现的周期因伪随机算法的优劣而异。一般来说，周期比较长，但可以预见。我们可以通过以下代码简单地使用 Random：

　　Random中有很多方法。这里我们就分析比较常见的nextInt()和nextInt(int bound)方法。

　　·nextInt()会计算int范围内的随机数，

　　· nextInt(int bound)会计算[0，bound) 之间的随机数，左闭右开。

　　实现原理

　　Random类的构造函数如下图所示：

　　可以看到在构造方法中，根据当前时间seed生成了一个AtomicLong类型的seed。

　　这里面直接调用了next()方法，传入了32，这里的32是指Int的位数。

　　这里会根据seed的当前值，通过一定的规则（伪随机）计算出下一个seed，然后进行CAS。如果CAS失败，继续循环上述操作。最后根据我们需要的位数返回。

　　小结：可以看出在next(int bits)?方法中，对AtomicLong进行了CAS操作，如果失败则循环重试。很多人一看到CAS，因为不需要加锁，第一时间就想到了高性能、高并发。但是在这里，却成为了我们多线程并发性能的瓶颈。可以想象，当我们有多个线程执行CAS时，只有一个线程一定会失败，其他的会继续循环执行CAS操作。当并发线程较多时，性能就会下降。

　　ThreadLocalRandom的使用

　　JDK1.7之后，提供了一个新类ThreadLocalRandom?来替代Random。

　　实现原理

　　我们先来看下current()方法。

　　如果没有初始化，先进行初始化，这里我们的seed不再是全局变量了。我们的线程中有三个变量：

　　·threadLocalRandomSeed：这是我们用来控制随机数的种子。

　　· threadLocalRandomProbe：这个就是ThreadLocalRandom，用来控制初始化。

　　· threadLocalRandomSecondarySeed：这是二级种子。

　　关键代码如下：

　　可以看出，由于每个线程都维护自己的seed?，所以此时不需要CAS?，直接进行put。这里通过线程间的隔离来减少并发冲突，所以ThreadLocalRandom的性能非常高。

　　性能对比

　　通过基准工具JMH测试：

　　运行结果如下图所示，最左边是并发线程的数量：

　　显而易见，无论线程数量是多少，ThreadLocalRandom?性能是远高于Random。

　　总结

　　本文讲解了JDK中提供的两种生成随机数的方式，一个是JDK 1.0引入的Random?类，另外一个是JDK1.7引入的ThreadLocalRandom?类，由于底层的实现机制不同，ThreadLocalRandom?的性能是远高于Random?，建议后面大家在技术选型的时候优先使用ThreadLocalRandom。