隨機在.NET中的併發問題？

Question

我調試了Paint.Net plugin的一些問題，當幾個線程從一個實例調用一個方法時，我偶然發現了Random類的一些問題。

由於一些奇怪的原因，似乎如果我不阻止併發訪問，通過同步被調用的方法，我的隨機實例開始行爲......隨機（但意義不大）。

在下面的例子中，我創建了數百個線程，它們重複調用一個Random對象。當我運行它時，我有時（並不總是，但幾乎）得到明顯錯誤的結果。如果我取消註釋Synchronized方法註釋，則不會發生此問題。

using System; 
using System.Threading; 
using System.Runtime.CompilerServices; 
namespace testRandom { 

    class RandTest { 
     static int NTIMES = 300; 

     private long ac=0; 

     public void run() { // ask for random number 'ntimes' and accumulate 
      for(int i=0;i<NTIMES;i++) { 
       ac+=Program.getRandInt(); 
       System.Threading.Thread.Sleep(2); 
      } 
     } 

     public double getAv() { 
      return ac/(double)NTIMES; // average 
     } 
    } 

    class Program 
    { 

     static Random random = new Random(); 
     static int MAXVAL = 256; 
     static int NTREADS = 200; 

     //[MethodImpl(MethodImplOptions.Synchronized)] 
     public static int getRandInt() { 
      return random.Next(MAXVAL+1); // returns a value between 0 and MAXVAL (inclusive) 
     } 

     public static void Main(string[] args)  { 
      RandTest[] tests = new RandTest[NTREADS]; 
      Thread[] threads = new Thread[NTREADS]; 
      for(int i=0;i<NTREADS;i++) { 
       tests[i]= new RandTest(); 
       threads[i] = new Thread(new ThreadStart(tests[i].run)); 
      } 
      for(int i=0;i<NTREADS;i++) threads[i].Start(); 
      threads[0].Join(); 
      bool alive=true; 
      while(alive) { // make sure threads are finished 
       alive = false; 
       for(int i=0;i<NTREADS;i++) { if(threads[i].IsAlive) alive=true; } 
      } 
      double av=0; 
      for(int i=0;i<NTREADS;i++) av += tests[i].getAv(); 
      av /= NTREADS; 
      Console.WriteLine("Average:{0, 6:f2} Expected:{1, 6:f2}",av,MAXVAL/2.0); 

      Console.Write("Press any key to continue . . . "); 
      Console.ReadKey(true); 
     } 
    } 
} 

一個例子輸出中（與上面的值）：

Average: 78.98 Expected:128.00 
Press any key to continue . . . 

這是一些已知的問題？從多個線程中調用Random對象而不同步是不正確的？

更新：根據答案，文檔指出隨機方法不是線程安全的 - mea culpa，我應該讀取它。也許我之前已經閱讀過這篇文章，但並不認爲它如此重要 - 人們可能會認爲，在兩個線程同時進入相同方法的情況下，最糟糕的情況是這些調用會得到錯誤的結果 - 而不是一個巨大的交易，如果我們不太關心隨機數的質量......但這個問題真的是災難性的，因爲對象處於不一致的狀態，並且從這個狀態返回返回爲零 - 如註釋here。

Answer 1

一些奇怪的原因

這不是真的很奇怪 - Random是documented不是線程安全的。

這是一種痛苦，但那就是生活。有關更多信息，請參閱我的article on Random，以及有關如何爲每個線程創建實例的建議，以及防止以多個線程中的相同種子開始的警告。

Answer 2

Random類不是線程安全的。

從docs：

Any instance members are not guaranteed to be thread safe 

取而代之的同步，這將導致所有的線程阻塞，儘量實現ThreadStatic屬性。

Answer 3

隨機不保證是線程安全的：http://msdn.microsoft.com/en-us/library/system.random.aspx除非它是公共靜態的。

Answer 4

不幸的是，這是正確的，使用隨機類時必須小心。

這裏有更多的細節，註釋和代碼示例對這個議題二的博客文章：

• Another issue with the .NET Random class
• Humm … .NET Random class is not Thread Safe?

這種行爲的更糟糕的是，它只是停止工作（即，一旦發生問題，來自'random.Next ....'方法的返回值爲0）