Question

需要一个从普通（高斯）分布中返回样本的随机数生成器，我已经移植到F＃John D. Cook's C# generator的一部分：

let mutable m_w = 521288629u
let mutable m_z = 362436069u

let private getUint () =
    m_z <- 36969u * (m_z &&& 65535u) + (m_z >>> 16)
    m_w <- 18000u * (m_w &&& 65535u) + (m_w >>> 16)
    (m_z <<< 16) + m_w

let private setSeed () =
    let dt = System.DateTime.Now
    let x = dt.ToFileTime ()
    m_w <- uint32 (x >>> 16)
    m_z <- uint32 (x % 4294967296L)

let private getUniform () =
    let u = getUint ()
    (float u + 1.) * 2.328306435454494e-10

let private randomNormal () =
    let u1 = getUniform ()
    let u2 = getUniform ()
    let r = sqrt (-2. * (log u1))
    let theta = 2. * System.Math.PI * u2
    r * sin (theta)

/// Returns a normal (Gaussian) random sample with mean 0 and standard deviation 1
let randn () =
    setSeed ()
    randomNormal ()

/// Returns an array of normal (Gaussian) random samples
let randns n m =
    setSeed ()
    [| for i in 0 .. n - 1 -> randomNormal () |]

此实现工作正常，但不是线程安全的。鉴于依赖于它的代码广泛使用了Thread Parallel Library，我需要使它成为线程安全的。

这对我来说并不明显，因为该方法的核心是两个可变成员，这几乎是不可或缺的。有没有其他方法可以在不诉诸锁定的情况下实现线程安全？

有没有其他方法可以仅使用不可变成员来实现普通的伪随机生成器？

Answer 1

使用可变成员，你别无选择，只能使用锁。

但是，您最好使用包含m_w和m_z的不可变record传递给随机函数。他们可以返回随机值的元组和包含更新的随机成员的新记录。更好的是，您可以创建一个computation expression来处理生成的random，这样您就不必担心传递随机记录了。

另外，从随机函数中调用setSeed是不好的。多个后续调用将返回相同的值。你只想设置一次种子。

Answer 2

如果有任何帮助，这是一个使用System.Random的简单线程安全解决方案：

let random =
  let rand = System.Random()
  let locker = obj()
  fun () -> lock locker rand.Next

Answer 3

最好将所有m_w / m_z及相关函数放入一个类中。像这样：

type Random = 
    let setSeed() = ...
    let randomNormal() = ...

之后至少有两个解决方案：使用自己的Random对象实例启动每个线程;或者使用ThreadLocal<Random>类来做同样的事情 - 保证每个线程都有自己Random类的实例。

编辑：此外，使用MailboxProcessor方法的PostAndReply是在线程之间共享单个生成器的好方法。无需担心同步。

F＃中的线程安全正常随机数发生器

3 个答案: