这个 StaticRandom 类是线程安全的吗？

Question

我正在编写的程序是一个游戏服务器，它将在单独的线程中有多个会话。为了避免不必要的锁等待时间，添加了[ThreadStatic]。

该程序将包含一些异步函数和 ThreadSafeStaticRNG（这个类）将在异步中使用。

public class ThreadSafeStaticRNG 
{
    [ThreadStatic]
    static Random r = new Random();

    /// <summary>
    /// get random number from [min,max)
    /// </summary>
    /// <returns></returns>
    public static int GetNext(int min, int max)
    {
        int n;
        lock (r)
        {
            n = r.Next(min, max);
        }
        return n;
    }
}

我需要验证；

1. 据我了解，使用async/Task 创建的工作线程不会有单独的ThreadStatic 实例。所以锁是必要的。
2. 如果以上为真，则lock 中唯一的限制是await 不能在lock 中使用。所以在async function 中使用lock 是安全的。
3. （编辑）lock (r) 用于r 实例，可以吗？我查看的官方文档和其他代码仅为lock创建了其他object。

Answer 1

显示的代码（过度）线程安全且不正确（可以生成相同/同步的随机值）。

ThreadStatic 保证每个线程（手动创建或取自线程池）都有自己的变量实例。因此，只要您不将该变量暴露在外部（如您的代码中所示），您就不需要 lock。

每个线程在每个时刻只能运行一个函数——无论它是async 方法的一部分还是传递给线程的函数。线程不会在执行过程中在函数之间切换，因此不可能同时在同一个线程上同时对GetNext 进行两次调用。

请注意，快速创建多个Random 对象可能会导致Random number generator only generating one random number - 检查此特定answer 以正确初始化此类每个线程实例Random（使用增量种子）。

Answer 2

1. Task/Async可能没有分配给它的单独线程，而一个 Task可能在多个线程上执行。
2. 是的，使用 Lock 是安全的，并且使用非线程安全的 Random 功能，必须这样做。无需混合 Lock 和 线程静态。在我的使用 Lock() 的意图中更明显 意见，并离开 ThreadStatic。
3. 创建一个新对象并锁定它是正常的，而不是锁定操作对象，但在您的情况下这样做并没有错。

也许更好的模式是反转问题并让调用者将一个新的 Random() 对象的实例传递给依赖它的代码。这将保证每个任务都有一个唯一的 Random 实例，并且更具声明性和可测试性（通过 IRandom 并在单元测试领域使用测试替代品将是最佳的整体解决方案。） - 对于单元测试，您需要可预测的结果，不是随机结果，因此通过 IOC 将已知数生成器替换为随机数生成器的能力非常重要。