Java实现红包随机分配算法

闲来无事，突然想起来红包随机分配算法要怎么实现，经过一阵子思考，勉强用CAS操作和锁两种方式实现了该算法，但对于CAS实现的方式心里没底，我没办法证明算法的正确性，只能简单的重复执行该算法10000次这种恶劣的方式来验证。真心希望有这方面经验的朋友可以交流一下，互相学习。还有个问题是，我把两种算法分别执行10000次的记录耗时，结果发现锁方式比CAS快，这有点出乎意料之外。但事后又想想CAS方式在竞争比较大的情况下，不停尝试然后失败确实挺耗费时间的。

package test1.Test1;

import java.math.BigDecimal;
import java.util.Iterator;
import java.util.concurrent.ConcurrentLinkedQueue;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicReference;

/**
 * 红包随机分配算法，每一个红包必须大于最小值小于平均值的2倍
 *
 */
public class HongBaoAlgorithm {
	//每个红包的最小金额
	private static final double MIN = 0.01;
	
	class HongBao{
		//红包总金额
		private AtomicReference amount = new AtomicReference();
		//红包个数
		private AtomicInteger count;
		//红包总金额
		private BigDecimal hbAmount;
		private int hbCount;//红包个数
		//上面的两对参数分别对应CAS和锁操作
		public HongBao(double amount,int count){
			this.amount.set(new BigDecimal(amount));
			this.count = new AtomicInteger(count);
			this.hbAmount = new BigDecimal(amount);
			this.hbCount = count;
		}
		
		/**
		 * 用CAS操作随机分配一个红包
		 * @return
		 */
		public double assignHongBao(){
			while(true){
				//如果红包个数为0，则表示红包也被抢完，返回0
				if(count.get()<=0){
					return 0.0;
				}
				//如果是最后一个红包则直接将剩余的金额返回
				if(count.get()==1){
					BigDecimal c = amount.get();
					if(amount.compareAndSet(c, new BigDecimal(0))){
						count.decrementAndGet();
						return c.setScale(2, BigDecimal.ROUND_HALF_UP).doubleValue();
					}else{//如果最后一个红包金额修改失败，则表示最后一个红包已被抢走，已没有剩余红包，直接返回0
						return 0.0;
					}
				}
				BigDecimal balanceAmount = amount.get();
				int balanceCount = count.get();
				if(balanceCount==0){
					return 0.0;
				}
				//求出剩余红包金额和个数的平均值
				double avg = balanceAmount.divide(new BigDecimal(balanceCount),8,BigDecimal.ROUND_HALF_UP).doubleValue();
				//随机获取一个MIN到2倍平均值之间的值
				double cur = getRandom(MIN, avg*2);
				//获取剩余金额和分配金额的差值
				double b = balanceAmount.add(new BigDecimal(-cur)).doubleValue();
				//由于每个红包至少是MIN这么大，此处获取剩余红包个数应该有的最小的红包金额，
				//比如MIN=0.01，那么如果这次分配之后还剩2个红包，则金额至少要剩下2分钱，不然不够分
				double c = new BigDecimal(balanceCount-1).multiply(new BigDecimal(MIN)).doubleValue();
				//分配之后剩余金额b  需大于等于   剩余的最小值c，如果不满足则重新分配红包大小，直到满足要求
				while(b < c){
					cur = getRandom(MIN, avg*2);
					b = balanceAmount.add(new BigDecimal(-cur)).doubleValue();
				}
				//如果是最后一个红包则直接将剩余的金额返回，
				//在返回结果之前再一次执行这个判断的目的是为了在多线程情况如果在返回结果之前已经被抢到只剩最后一个的时候
				//还是返回随机获得金额的话则会导致总金额不会被抢完
				if(count.get()==1){
					BigDecimal c1 = amount.get();
					if(amount.compareAndSet(c1, new BigDecimal(0))){
						count.decrementAndGet();
						return c1.setScale(2, BigDecimal.ROUND_HALF_UP).doubleValue();
					}else{//如果最后一个红包金额修改失败，则表示最后一个红包已被抢走，已没有剩余红包，直接返回0
						return 0.0;
					}
				}
				//CAS更新金额和个数同时成功，则返回随机分配的红包金额
				if(amount.compareAndSet(balanceAmount, balanceAmount.add(new BigDecimal(-cur)))){
					count.decrementAndGet();
					return cur;
				}
				
			}
			

		}
		
		
		/**
		 * 用锁控制
		 * @return
		 */
		public synchronized double assignHongBao2(){
				//如果红包个数为0，则表示红包也被抢完，返回0
				if(hbCount==0){
					return 0.0;
				}
				//如果是最后一个红包则直接将剩余的金额返回
				if(hbCount==1){
					hbCount--;
					return hbAmount.doubleValue();
				}
				//求出剩余红包金额和个数的平均值
				double avg = hbAmount.divide(new BigDecimal(hbCount),8,BigDecimal.ROUND_HALF_UP).doubleValue();
				//随机获取一个MIN到2倍平均值之间的值
				double cur = getRandom(MIN, avg*2);
				//获取剩余金额和分配金额的差值
				double b = hbAmount.add(new BigDecimal(-cur)).doubleValue();
				//由于每个红包至少是MIN这么大，此处获取剩余红包个数应该有的最小的红包金额，
				//比如MIN=0.01，那么如果这次分配之后还剩2个红包，则金额至少要剩下2分钱，不然不够分
				double c = new BigDecimal(hbCount-1).multiply(new BigDecimal(MIN)).doubleValue();
				//分配之后剩余金额b  需大于等于   剩余的最小值c，如果不满足则重新分配红包大小，直到满足要求
				while(b < c){
					cur = getRandom(MIN, avg*2);
					b = hbAmount.add(new BigDecimal(-cur)).doubleValue();
				}
				hbAmount = hbAmount.add(new BigDecimal(-cur));
				hbCount--;
				return cur;
		}
		
		/**
		 * 计算两个数之间的随机值，结果保留两位小数
		 * @param begin
		 * @param end
		 * @return
		 */
		private double getRandom(double begin,double end){
			   double random = Math.random();
			   double amount =  random*(end - begin)+begin;
			   BigDecimal bg = new BigDecimal(amount);
			   return bg.setScale(2, BigDecimal.ROUND_HALF_UP).doubleValue();
		}

	}
		
	
	private static void test(double hbAmount,int hbCount,int personCount) throws InterruptedException{
		HongBaoAlgorithm h = new HongBaoAlgorithm();
		final HongBao hb = h.new HongBao(hbAmount,hbCount);
		int THREAD_COUNT = personCount;
		ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(THREAD_COUNT);
		final ConcurrentLinkedQueue total = new ConcurrentLinkedQueue();
		final CountDownLatch latch = new CountDownLatch(THREAD_COUNT);
		for(int i=0;i0){
//						System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"抢到:"+m);
//					}else{
//						System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"没抢到红包");
//					}
					latch.countDown();
				}
			});
		}
		pool.shutdown();
		latch.await();
		double amount = 0.0;
		Iterator it = total.iterator();
		while(it.hasNext()){
			amount += it.next();
		}
		amount = new BigDecimal(amount).setScale(2, BigDecimal.ROUND_HALF_UP).doubleValue();
		//如果分配到的总金额和传入的总金额不相等
		if(amount!=hbAmount){
			System.out.println("amount:"+amount);
		}
		//计算抢到的红包总额来判断跟设定的金额是否一致，从而判断算法的正确性，很恶劣的方式
	}
	
	public static void main(String[] args) throws InterruptedException{
		long start = System.currentTimeMillis();
		//执行10000次，验证一下正确率
		for(int i=0;i<10000;i++){
			//9个红包，10个人抢
			test(100, 9, 10);
		}
		System.out.println("用时："+(System.currentTimeMillis()-start)+"ms");
	}

}