C#中的随机数生成：揭开Random类的线程安全之谜（小白也能轻松掌握多线程下的随机数正确用法）

什么是线程安全？

线程安全指的是当多个线程同时访问某个对象或方法时，程序仍能正确运行，不会产生数据混乱或异常结果。如果一个类不是线程安全的，那么在多线程环境下共享使用它，就可能导致不可预测的行为。

Random类为什么不是线程安全的？

C#中的Random类内部维护了一个状态（种子和内部算法状态）。当你调用Next()、NextDouble()等方法时，它会更新这个内部状态。如果多个线程同时调用同一个Random实例的方法，它们可能会同时读取或修改这个状态，导致：

• 生成相同的随机数序列
• 内部状态被破坏，抛出异常
• 性能下降（由于隐式锁竞争）

错误示范：多线程共享一个Random实例

// ❌ 错误做法：多个线程共享同一个Random实例Random sharedRandom = new Random();var tasks = new List<Task>();for (int i = 0; i < 10; i++){    tasks.Add(Task.Run(() =>    {        for (int j = 0; j < 1000; j++)        {            int number = sharedRandom.Next(1, 100);            Console.WriteLine(number);        }    }));}Task.WaitAll(tasks.ToArray());

上面这段代码在多线程下运行时，极有可能输出大量重复的数字，甚至在某些情况下引发异常。

正确解决方案

方案一：每个线程使用独立的Random实例

最简单直接的方法是让每个线程拥有自己的Random对象。可以使用[ThreadStatic]特性或ThreadLocal<T>来实现。

// ✅ 推荐做法：使用 ThreadLocal<Random>private static readonly ThreadLocal<Random> threadLocalRandom =     new ThreadLocal<Random>(() => new Random(Guid.NewGuid().GetHashCode()));// 在多线程中使用var tasks = new List<Task>();for (int i = 0; i < 10; i++){    tasks.Add(Task.Run(() =>    {        var random = threadLocalRandom.Value;        for (int j = 0; j < 1000; j++)        {            int number = random.Next(1, 100);            Console.WriteLine(number);        }    }));}Task.WaitAll(tasks.ToArray());threadLocalRandom.Dispose(); // 记得释放资源

这里我们使用Guid.NewGuid().GetHashCode()作为种子，确保不同线程的Random实例不会因时间相近而使用相同种子。

方案二：使用.NET 6+ 的 Random.Shared（推荐新项目使用）

从 .NET 6 开始，微软引入了Random.Shared静态属性，它是一个线程安全的Random实例，内部使用了无锁算法，性能优秀且使用简单。

// ✅ .NET 6+ 推荐：直接使用 Random.Sharedvar tasks = new List<Task>();for (int i = 0; i < 10; i++){    tasks.Add(Task.Run(() =>    {        for (int j = 0; j < 1000; j++)        {            int number = Random.Shared.Next(1, 100);            Console.WriteLine(number);        }    }));}Task.WaitAll(tasks.ToArray());

如果你的项目目标框架是 .NET 6 或更高版本，强烈建议使用Random.Shared，它简洁、安全、高效。

总结

在C#中使用Random类时，务必注意其非线程安全的特性。在多线程场景下：

• 不要共享同一个Random实例
• 优先使用ThreadLocal<Random>（适用于 .NET Framework / .NET Core）
• 如果使用 .NET 6+，直接使用Random.Shared

掌握这些技巧，你就能在C#并发编程中安全、高效地生成随机数，避免因线程安全问题导致的程序错误。

希望这篇教程能帮助你彻底理解Random的线程安全问题！如果你觉得有用，欢迎分享给其他正在学习C#的朋友。