random - 并行循环和随机产生奇怪的结果

Question

我刚开始使用 Task Parallel Library，遇到了一些有趣的问题；我对正在发生的事情有一个大致的了解，但希望听到比我更有能力的人的评论，以帮助了解正在发生的事情。对于有点冗长的代码，我深表歉意。

我从随机游走的非平行模拟开始:

 var random = new Random();
 Stopwatch stopwatch = new Stopwatch();

 stopwatch.Start();

 var simulations = new List<int>();
 for (var run = 0; run < 20; run++)
 {
    var position = 0;
    for (var step = 0; step < 10000000; step++)
    {
       if (random.Next(0, 2) == 0)
       {
          position--;
       }
       else
       {
          position++;
       }
    }

    Console.WriteLine(string.Format("Terminated run {0} at position {1}.", run, position));
    simulations.Add(position);
 }

 Console.WriteLine(string.Format("Average position: {0} .", simulations.Average()));
 stopwatch.Stop();

 Console.WriteLine(string.Format("Time elapsed: {0}", stopwatch.ElapsedMilliseconds));
 Console.ReadLine();

然后我写了我在并行循环中的第一次尝试:

 var localRandom = new Random();

 stopwatch.Reset();
 stopwatch.Start();

 var parallelSimulations = new List<int>();
 Parallel.For(0, 20, run =>
 {
    var position = 0;
    for (var step = 0; step < 10000000; step++)
    {
       if (localRandom.Next(0, 2) == 0)
       {
          position--;
       }
       else
       {
          position++;
       }
    }

    Console.WriteLine(string.Format("Terminated run {0} at position {1}.", run, position));
    parallelSimulations.Add(position);
 });


 Console.WriteLine(string.Format("Average position: {0} .", parallelSimulations.Average()));
 stopwatch.Stop();

 Console.WriteLine(string.Format("Time elapsed: {0}", stopwatch.ElapsedMilliseconds));

 Console.ReadLine();

当我在设置为仅使用 1 个核心的虚拟机上运行它时，我观察到类似的持续时间，但不再按顺序处理运行 - 这并不奇怪。

当我在双核机器上运行它时，事情变得很奇怪。我没有看到任何改进，并且每次运行都观察到一些非常奇怪的结果。大多数运行的结果是 -1,000,000，(或非常接近)，这表明 Random.Next 始终返回 0 quasi。

当我为每个循环设置随机本地时，一切正常，并且我得到了预期的持续时间改进:

Parallel.For(0, 20, run =>
         {
            var localRandom = new Random();
            var position = 0; 

我的猜测是，问题与 Random 对象在循环之间共享并具有某种状态这一事实有关。 “并行失败”版本的持续时间缺乏改进是因为我认为对 Random 的调用不是并行处理的(即使我看到并行版本使用两个内核，而原始版本没有) .我真正不明白的是为什么模拟结果是这样的。

我有一个单独的担忧是，如果我使用每个循环本地的 Random 实例，我可能会遇到以相同种子开始的多个循环的问题(当您生成多个 Random 的时间太近时会遇到的问题，导致相同的序列)。

任何对正在发生的事情的见解对我来说都是非常有值(value)的!

Answer 1

Random类不是线程安全的；如果你在多个线程上使用它，它可能会变得一团糟。

您应该单独制作 Random每个线程上的实例，并确保它们最终不会使用相同的种子。 (例如， Environment.TickCount * Thread.CurrentThread.ManagedThreadId )