对象，如随机变量（局部变量和实例变量）

Question

假设我有下面的类：每次Meow调用时，都会在堆上创建一个新的随机对象。

public class Cat {
    public void Meow() {
        Random rand = new Random(); 
        if (rand.nextInt() == 0) {
            System.out.println("Meow...");
        }
    }
}

我是否应该将随机对象从Meow方法中取出，并像这样将它从局部变量改为实例变量？因此，每次Meow调用相同的随机对象时，将使用在堆上创建的cat对象，而不是像上面的方法那样使用一个新的对象。

public class Cat {
    Random rand; 
    public Cat(){
        rand = new Random(); 
    }

    public void Meow() {
        if (rand.nextInt() == 0) {
            System.out.println("Meow...");
        }
    }
}

我试图理解第二种方法是否是一个最佳实践，因为即使我的程序很小，它也不会是一个大问题，也许以后如果程序变大了，它会帮助我防止性能问题。

Answer 1

两者都可以。如果要在其他方法上使用随机数，可以全局声明它。但是，如果您只在声明它的方法中使用它，则可以在本地声明它。

至于表现。我不认为会有问题，因为我在编码时没有遇到性能问题。试着查看这篇帖子上的评论“在你有性能问题之前不要太担心性能”。

Answer 2

是的，您应该--我甚至要说必须--重用单个random对象。否则，如果快速连续调用该方法，您将得到相同的数字。

PRNG（伪随机数生成器）的工作原理是获取初始种子值，然后一遍又一遍地变换它，以产生一个确定的数字序列。同样的种子会产生同样的“随机”数字。

NB如果你需要（真的吗？）随机性适用于加密或安全敏感操作，不惜一切代价避免类random和同级类ThreadLocalRandom。在这种情况下，至关重要的是使用一个提供加密性强的随机数生成器的类，例如securerandom。

Edit：我刚刚检查了Random类的OpenJDK源代码，它似乎做了特殊的处理，使new Random()的多个调用产生不同的序列（即，植入不同的初始值）。但是，你不能依赖它。

使用静态字段，您不依赖于random构造函数的实现细节。

但继续读下去…

比实例字段更好的是类字段（即static)。否则，多个实例可能再次产生相同的结果序列。

public class Cat {
  private static final Random RANDOM = new Random();
  public void Meow() {
    if (RANDOM.nextBoolean()) {
      // do meow
    }
  }
}

为什么这很重要？new Random()将随机数生成器作为当前进程正常运行时间的种子。请考虑以下内容：

final Cat cat = new Cat();
cat.meow();
cat.meow(); // likely to produce the same random number as the previous line.

转换为实例变量也有同样的缺点：

final Cat garfield = new Cat();
final Cat hobbes = new Cat(); // again likely to use the same seed
garfield.meow();
hobbes.meow();

静态字段还有另一个好处：节省内存。全局上（对于该类）只存在Random的一个实例，而不是每个CAT有一个随机实例。根据你计划在你的计划中养猫的数量，节省的费用会有很大的不同。

不过有一个警告:random实例是线程安全的（这很好），但是如果从多个线程访问，它们可能是一个瓶颈。

从random的JavaDoc：

java.util.random的实例是线程安全的。但是，跨线程并发使用相同的java.util.random实例可能会遇到争用和随之而来的性能差。考虑在多线程设计中使用java.util.concurrent.ThreadLocalRandom。

如何使用ThreadLocalRandom？

public void meow() {
  if (ThreadLocalRandom.current().nextBoolean()) {
    // do meow
  }
}

您不能将当前的ThreadLocalRandom存储在字段中，因为这样它就会泄漏到不同的线程。确保该类的一个实例仅由单个线程访问。如果在紧密循环中使用，则将其存储在局部变量中，并重用该变量。