C# 的「Random.Next()」方法是線程安全的嗎？

C# 隨機數產生中的線程安全保障

在多執行緒應用程式中，確保關鍵資源或方法的執行緒安全至關重要。在 C# 中，常用的隨機數產生工具 Random.Next() 方法的執行緒安全性令人擔憂。

C# 的隨機數產生器是線程安全的嗎？

否，從多個執行緒同時並發使用 Random.Next() 不是執行緒安全的。這會導致不可預測的行為，甚至可能產生不正確的結果。問題的根本原因在於，多個執行緒可能嘗試同時修改同一個 Random 實例的內部狀態，導致值損壞甚至完全失敗，只回傳 0。

建立執行緒安全的隨機數產生器

雖然 Random.Next() 本身不是線程安全的，但可以創建一個線程安全的版本，而無需對每次方法呼叫都使用複雜的鎖定機制。透過利用一篇外部文章中介紹的技術，我們可以實現一個自訂的 ThreadSafeRandom 類別：

<code class="language-csharp">public class ThreadSafeRandom
{
    private static readonly Random _global = new Random();
    [ThreadStatic] private static Random _local;

    public int Next()
    {
        if (_local == null)
        {
            int seed;
            lock (_global)
            {
                seed = _global.Next();
            }
            _local = new Random(seed);
        }

        return _local.Next();
    }
}</code>

解釋

ThreadSafeRandom 類別透過為每個執行緒維護單獨的 Random 實例來確保執行緒安全。這防止了線程相互幹擾彼此的內部狀態。但是，有一個需要注意的地方：在非常接近的時間內（大約 15 毫秒內）創建多個 Random 實例可能會導致相同的隨機數序列。為了解決這個問題，我們引入了一個全域靜態 Random 實例（_global），用於為每個執行緒的本地 Random 實例（_local）產生種子值。

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