用于生成唯一代碼的Java多執行緒實作

我的問題是如何正確地為這個任務實作多執行緒。

我有一個程式需要很長時間才能完成執行。大約一個半小時。我需要生成大約 10,000 個隨機且唯一的數字代碼。下面的代碼是我第一次實作它并立即擁有它的方式。

import java.util.Random;
import java.util.ArrayList;

public class Main
{
    public static void main(String[] args) {
        
        Random random = new Random();
        
        // This holds all the codes
        ArrayList<String> database = new ArrayList<>();
        
        int counter = 0;
        while(counter < 10000){
            
            // Generate a 10 digit long code and append to sb
            StringBuilder sb = new StringBuilder();
            for(int i = 0; i < 10; i  ){
                sb.append(random.nextInt(10));
            }
            String code = String.valueOf(sb);
            sb.setLength(0);
            
            // Check if this code already exists in the database
            // If not, then add the code and update counter
            if(!database.contains(code)){
                
                database.add(code);
                counter  ;
            }
        }
        
        System.out.println("Done");
    }
}

這當然是非常低效的。所以我的問題是：有沒有一種方法可以在這段代碼上實作多執行緒？我能說的最好的方法是給兩個核心/執行緒相同的代碼，但讓它們都檢查一個 ArrayList？兩個核心/執行緒都會生成代碼，但會檢查以確保它剛剛生成的代碼不存在于其他核心/執行緒或自身。我在下面畫了一個粗略的圖表。非常感謝任何見解、建議或指示。

uj5u.com熱心網友回復：

使用更合適的資料結構和更合適的資料表示，這也應該更快更容易閱讀：

Set<Long> database = new HashSet<>(10000);
while(database.size() < 10000){
    database.add(ThreadLocalRandom.current().nextLong(10_000_000_000L);
}

uj5u.com熱心網友回復：

從更明顯的優化開始：

1. 不使用ArrayList，使用HashSet。ArrayListcontains()時間復雜度為 O(n)，而 HashSet 為 O(1)。閱讀這個關于Java 集合框架的 Big O 摘要的問題。閱讀大 O 表示法。
2. 使用適當的初始容量初始化您的集合。對于您的情況，這將是：

new HashSet<>(10000);

像這樣的底層陣列不會被復制以增加它們的容量。我建議查看/除錯 java 集合的實作，以更好地了解它們是如何作業的。甚至嘗試自己實作它們。

在深入研究復雜的多執行緒優化之前，先解決簡單的問題——比如錯誤的集合選擇。

編輯：根據@Thomas 在評論中的建議，您可以直接在您需要的范圍內生成一個數字（長） - 0 到 9_999_999_999。您可以在這個問題中看到如何做到這一點。將結果數字字串化，如果長度小于 10，則用前導零填充。

uj5u.com熱心網友回復：

示例：（使用 ConcurrentHashMap，使用執行緒，使用 random.nextLong()）

 public class Main {
        static Map<String,Object>  hashMapCache =  new ConcurrentHashMap<String,Object>();


    public static void main(String[] args) {

        Random random = new Random();

        // This holds all the codes
        ArrayList<String> database = new ArrayList<>();

        int counter = 0;
        int NumOfThreads = 20;
        int total = 10000;
        int numberOfCreationsForThread = total/NumOfThreads;
        int leftOver = total%NumOfThreads;
        List<Thread> threadList = new ArrayList<>();

        for(int i=0;i<NumOfThreads;i  ){
            if(i==0){
                threadList.add(new Thread(new OneThread(numberOfCreationsForThread leftOver,hashMapCache)));
            }else {
                threadList.add(new Thread(new OneThread(numberOfCreationsForThread,hashMapCache)));
            }
        }
        for(int i=0;i<NumOfThreads;i  ){
            threadList.get(i).start();;
        }
        for(int i=0;i<NumOfThreads;i  ){
            try {
                threadList.get(i).join();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        for(String key : hashMapCache.keySet()){
            database.add(key);
        }

        System.out.println("Done");
    }}

單執行緒：

public class OneThread implements Runnable{

int numberOfCreations;
Map<String,Object> hashMapCache;



public OneThread(int numberOfCreations,Map<String,Object> hashMapCache){
    this.numberOfCreations = numberOfCreations;
    this.hashMapCache = hashMapCache;
}
@Override
public void run() {
    int counter = 0;
    Random random = new Random();

    System.out.println("thread "  Thread.currentThread().getId()   " Start with "  numberOfCreations);
    while(counter < numberOfCreations){
        String code = generateRandom(random);
        while (code.length()!=10){
            code = generateRandom(random);
        }
        // Check if this code already exists in the database
        // If not, then add the code and update counter
        if(hashMapCache.get(code)==null){
            hashMapCache.put(code,new Object());
            counter  ;
        }
    }
    System.out.println("thread "  Thread.currentThread().getId()   " end with "  numberOfCreations);
}

private static String generateRandom(Random random){
    return String.valueOf(digits(random.nextLong(),10));
}
/** Returns val represented by the specified number of hex digits. */
private static String digits(long val, int digits) {
    val = val > 0 ? val : val*-1;
    return Long.toString(val).substring(0,digits);
}

}

標籤：爪哇 多线程

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