C＃在使用库时生成使用内部Random实例的随机数

Question

为了确保不同的随机数，您应该仅使用Random类的一个实例，如此处 ， 此处和此处的答案所建议。

在我的库中，我需要随机数，因此我创建了一个类Randomizer ，该类提供了使用单个Random实例返回随机数的方法。 这是Randomizer代码的一部分：

class Randomizer
{
    private Randomizer() { }
    public static Randomizer Instance { get; } = new Randomizer();

    private static readonly Random random = new Random();
    private static readonly object syncLock = new object();

    public int Next(int minValue, int maxValue)
    {
        lock(syncLock)
        {
            return random.Next(minValue, maxValue);
        }
    }

    // rest of code
}

现在，如果我的图书馆用户也需要随机数怎么办？ 我应该公开我的Randomizer类并在库的文档中指定用户应该使用我的Randomizer类来生成随机数吗？

Answer 1

为了确保不同的随机数，您应该只使用Random类的一个实例

那不是很正确。 创建多个Random实例非常好，只要您不要在紧凑的循环中初始化它们（因为它们是在当前时间播种的，因此您希望实例化时每个实例的当前时间都不同） 。

当您创建一个仅创建一个Random对象并重用它的静态类时，就可以了。 从理论上讲，您的库的调用者可以创建自己的静态Random ，该静态Random是同时创建的，因此它们的生成器将与您的生成器获得相同的种子，并因此获得相同的随机数序列。 由于创建静态类需要花费时间，因此可能不会发生。 除非有一定的原因，否则在呼叫者的序列和您的序列之间的相关性很重要，反正这也可能无关紧要。

Answer 2

您为什么要用自己的实现负担图书馆的使用者？

如果它是内部的，因为您需要一个非常特定的随机提供程序来提供库的内部运行。 如果在与库交互时不需要外部使用者也遵守您在代码中强加的规则，则不要公开生成器，如果需要的话，让用户使用自己的Random 。

另一方面，如果您需要使用者在与库的公共API交互时使用特定的随机数生成器，则需要公开公开该类。

Answer 3

通过使用保证为随机的显式种子（例如，从操作系统中获取一个）来初始化您的Random对象。 这样，用户是否创建自己的Random实例都没有关系，并且您无需考虑将对Next方法的调用与用户代码进行同步。

但是，如果您无法获得随机种子，则一种解决方案是定义一个接口，并让您的库用户向需要随机数的每个组件注入一个实例：

public interface IRandomizer
{
    int Next(int minValue, int maxValue);
}

该接口的约定必须定义您的库的确切需求（例如， Next方法必须是线程安全的）。 您的Randomizer类可以实现此接口，以用作默认实现。

例如，密钥生成器库组件可以提供两个构造函数：

public class KeyGenerator
{
    private IRandomizer randomizer;

    public KeyGenerator(IRandomizer randomizer) 
    {
        // instance will use the specified IRandomizer
        this.randomizer = randomizer;
    }

    public KeyGenerator()
    {
        // instance will use your Randomizer class.
        this.randomizer = Randomizer.Instance;
    }
}

这样，您的图书馆用户就可以决定是要提供自己的随机数生成器，还是要使用图书馆的默认值。

Answer 4

我将使用以下方法：

public interface IRandomizer
{
    int Next(int inclusiveLower, int exclusiveOuter);
}

然后，我将公开一个带有默认实现的静态类，以及一个可选的工厂方法，以创建特定的“种子”实例。 请注意，内部使用的生成器（ Default ）是公开可访问的，但完全可以完全是内部使用的：

//Note, the following code is an outline of the general idea

public static class RandomGenerator
{
    private readonly static Lazy<Randomizer> inner = new Lazy<Randomizer>();
    public static IRandomizer Default { get { return inner.Value; } }

    public static IRandomizer CreateNew(Random seed)
    {
        return new Randomizer(seed);
    }

    private class Randomizer : IRandomizer
    {
        private readonly Random random;
        private readonly object syncLock = new object();

        public Randomizer(Random seed = null)
        {
            random = seed ?? new Random();
        }

        public int Next(int minValue, int maxValue)
        {
            lock (syncLock)
            {
                return random.Next(minValue, maxValue);
            }
        }
    }
}