F＃中的線程安全正常隨機數發生器

Question

需要一個從普通（高斯）分布返回樣本的隨機數生成器，我已經移植到F＃作為John D. Cook的C＃生成器的一部分 ：

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 () |]

此實現工作正常但不是線程安全的。 鑒於依賴於它的代碼廣泛使用了Thread Parallel Library，我需要使它成為線程安全的。

這對我來說並不明顯，因為該方法的核心是兩個可變成員，這幾乎是不可或缺的。 有沒有其他方法來實現線程安全而不訴諸鎖定？

有沒有其他方法來實現僅使用不可變成員的普通偽隨機生成器？

Answer 1

使用可變成員，你別無選擇，只能使用鎖。

但是，你最好使用包含m_w和m_z的不可變記錄傳遞給隨機函數。 他們可以返回隨機值的元組和包含更新的隨機成員的新​​記錄。 更好的是，您可以創建一個計算表達式來處理生成的random，這樣您就不必擔心傳遞隨機記錄了。

此外，從隨機函數中調用setSeed是不好的。 多個后續調用將返回相同的值。 你只想設置一次種子。

Answer 2

這是一個使用System.Random的簡單線程安全解決方案，如果它有任何幫助：

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

Answer 3

最好將所有m_w / m_z和相關函數放入一個類中。 像這樣：

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

之后至少有兩個解決方案：使用自己的Random對象實例啟動每個線程; 或者使用ThreadLocal<Random>類ThreadLocal<Random>同樣的事情 - 保證每個線程都有自己的Random類實例。

編輯：另外，使用PostAndReply方法的MailboxProcessor是在線程之間共享單個生成器的好方法。 無需擔心同步。