Java 快速均匀分布随机数发生器

作为蒙特卡罗模拟的一部分，我必须掷一组骰子，直到某些值出现一定次数。我的代码调用一个dice类，该类生成一个介于1和6之间的随机数，并返回它。最初代码看起来像

public void roll() {
    value = (int)(Math.random()*6) + 1;
}

而且速度不是很快。通过将Math.random（）替换为

它在大约60%的原始时间内运行了一个部分，大约调用了2.5亿次。

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作为整个模拟的一部分，它至少会调用此方法数十亿次，那么有没有更快的方法来实现这一点呢？

选择一个随机生成器，它的速度与您需要的速度一样快，并且不会因线程安全机制而降低到正常速度的一小部分。然后选择一种生成[1..6]整数分布的方法，该方法速度快，精度高

速度最快的简单发电机，其质量足以超过PRNG的标准测试，例如（而不是像Mersenne捻线机那样系统性地失败）是。我将它显示为C代码，但Sebastiano有：

uint64\u t异或移位64s（int64\u t&x）
{
x^=x>>12；
x^=x>27；
返回x*2685821657736338717ull；
}

有很多有用的信息、链接和基准测试结果。包括有数学倾向的论文

在这种高分辨率下，您可以简单地使用

1+xorshift 64s（state）%6

，并且偏差将非常小。如果速度不够快，则通过与逆数相乘来实现模除。如果这还不够快-如果你不能负担每个变量两个MUL-那么它会变得很棘手，你需要回到这里。（Java）加上变量的一些位技巧将是一种选择

批处理—生成一个充满数字的数组并进行处理，然后重新填充数组等等—可以释放一些速度储备。在课堂上不必要地包装东西会达到相反的效果

注意：如果ThreadLocalRandom和xorshift*对于您的目的来说，即使使用批处理，速度也不够快，那么您可能使用了错误的方式，或者使用了错误的语言。或者两者兼而有之

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附言：在Java（或C#，或Delphi）等语言中，抽象不是免费的，它有成本。在Java中，您还必须考虑一些事情，比如强制性的免费数组边界检查，除非您有一个可以消除这些检查的编译器。挑逗Java程序的高性能可能会涉及到很多问题。。。在C++中，你可以免费获得抽象和性能。

< P>达思是正确的，XORSHIFT *可能是最好的生成器。使用它来填充一个字节的环形缓冲区，然后一次提取一个字节来掷骰子，在提取足够的字节后重新填充缓冲区。为了得到实际的模辊，通过使用拒收抽样避免分割和偏差。代码的其余部分如下所示（在C中）：

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这将允许您平均每64位随机值获得6个骰子滚动。

您的结果给了您一个提示：并行化应该扩展到整个算法，而不仅仅是骰子滚动。我不确定是否可以分块运行该算法，因为它运行的次数取决于滚动值，它可能在调用随机函数6次后终止算法是什么？正如duffymo所指出的，如果您在顶层划分工作，那么您可以让多个线程并行处理数字。在没有看到实际的算法/问题的情况下，我们只能提供一般性的建议和猜测。我知道，算法是取一组大小为n的骰子，掷骰子直到出现一个条件，当出现时，计算掷骰子的次数，并重复1000000次，我猜这可能是线程化的。结果是图形化的，因此迭代次数越多，结果越精确，图形效果越好。该图的重点是大致了解它的复杂度有多大。还有进一步的优化：首先，使用64位Xorshift用随机字节填充环形缓冲区，然后在实际滚动模具时一次抓取一个字节（实际上，您只需要三个随机位，但抓取字节可以消除大量移位和掩蔽）. 然后，使用拒绝采样将3位值压缩到1..6。这将拒绝25%的字节，但它消除了除法，并且每通过一次64位的Xorshift，仍将获得6个转鼓。在C语言中，我可以在一分钟内模拟出几十亿只21点，这很好地解决了除法问题。然而，如果我们在这里谈论的是C/asm级别的性能，你会用它来换取25%的预测失误的机会，这大约是一个MUL的五倍。。。我希望有人真的需要每秒10^9个骰子卷，这样我们就有了超越极限的借口。：-）在任何情况下，你的解决方案都是非常非常难击败的。我喜欢。该死的东西不允许我编辑我的评论。。。我想将我对李的解决方案的评估修改为“芬达·弗里肯·塔斯蒂克，很可能是不可能击败的”。信用到期的地方。作者要求统一的随机数@DarthGizka，你能谈谈用xorshift生成这样的数字吗？@kelin：作者问到生成统一整数的性能，这正是我们一直在谈论的。如果你的问题是关于统一浮点数的生成，那就另当别论了，一条评论太短了，无法进行合理的处理（除了说需要小心，因为天真的方法往往会产生偏差的结果）。你真的应该把这个问题作为一个单独的问题来问——前提是还没有人问过。

ThreadLocalRandom.current().nextInt(1, 7);

uint64_t xorshift64s (int64_t &x)
{
   x ^= x >> 12;
   x ^= x << 25;
   x ^= x >> 27;

   return x * 2685821657736338717ull;
}

do {
    if (bp >= buffer + sizeof buffer) {
        // refill buffer with Xorshifts
    }
    v = *bp++ & 7;
} while (v > 5);
return v;