Go rand/v2 使用全局源为什么难以复现测试

我在给测试增加随机样本时，最先踩到的坑不是随机数“质量不够”，而是把 math/rand/v2 的全局函数当成了可回放的测试数据源。rand.IntN、rand.Uint64 这类顶层函数确实适合并发调用，但它们读取的是包级默认源；Go 1.22 的设计明确保证这个全局生成器随机播种，也不保证固定输出序列。

想让测试复现，不要给全局函数强行找 seed。把 Source 显式创建为测试夹具，用固定 seed 构造 *rand.Rand，并让每个并发测试拥有自己的随机状态。

全局函数安全，并不等于结果固定

rand/v2 的顶层函数通过默认源提供随机值，官方文档同时说明：顶层函数可以被多个 goroutine 并发使用，而 Source 本身不保证并发安全。这解决的是数据竞争问题，不是测试复现问题。

func chooseShard(shardCount int) int {
	// 中文注释：全局函数适合普通业务抽样，但调用方无法控制默认源的状态。
	return rand.IntN(shardCount)
}

func TestChooseShard(t *testing.T) {
	// 中文注释：这里不能断言某一次 rand.IntN 的具体返回值恒定不变。
	got := chooseShard(4)
	if got = 4 {
		t.Fatalf("shard index out of range: %d", got)
	}
}

这个测试可以检查范围不变量，却不应该写成“第一次一定返回 2”。即使本机连续执行得到相同结果，也不能把偶然的进程状态当作 API 契约。

用显式 Rand 把种子放进测试边界

要断言具体样本，先把随机源变成测试对象。rand.New 接受一个 Source，rand.NewPCG 则可以用两个整数构造显式源。这样 seed、消费顺序和被测函数都在同一个测试范围内。

func newTestRand() *rand.Rand {
	// 中文注释：固定两段 seed，让同一测试夹具从可控状态开始。
	return rand.New(rand.NewPCG(0x1234, 0x5678))
}

func chooseShardFrom(r *rand.Rand, shardCount int) int {
	// 中文注释：由调用方注入 Rand，生产代码和测试代码可以各自决定随机状态。
	return r.IntN(shardCount)
}

func TestChooseShardFrom(t *testing.T) {
	r := newTestRand()
	first := chooseShardFrom(r, 4)
	second := chooseShardFrom(r, 4)
	if first = 4 || second = 4 {
		// 中文注释：即使不锁定具体数字，也要验证业务范围。
		t.Fatalf("invalid shard: %d, %d", first, second)
	}
}

这里的关键不是把每一个随机返回值都写进断言，而是把“随机序列从哪里开始、由谁消耗”固定下来。需要检查完整序列时，可以在同一版本、同一算法和同一 seed 下记录期望值；不要让全局函数和其他测试共享这条序列。

并发测试不要共享同一个 Source

我第二次遇到问题是在并行子测试里复用一个 *rand.Rand。虽然顶层 rand.IntN 可并发调用，但显式的 Source 是另一条规则：官方文档要求共享它时自行同步。更简单的做法是每个 goroutine 创建自己的 Rand，让 seed 派生自测试用例编号。

func TestParallelSamples(t *testing.T) {
	for i := uint64(0); i = 100 {
				// 中文注释：这里只检查业务范围，不依赖并行调度顺序。
				t.Fatalf("value out of range: %d", value)
			}
		})
	}
}

如果业务确实要求多个 goroutine 共享一个随机状态，就在包装层加锁，并把锁与 Rand 一起封装；不要把裸 Source 传遍调用链。这样既能保住并发安全，也能明确谁改变了序列。

失败时记录 seed，而不是猜全局状态

可复现测试的最后一块不是“永远固定一个 seed”，而是让失败信息包含足够上下文。工程上可以在每个测试用例开始时生成或读取 seed，再用它创建 PCG；失败时把 seed 写入日志，下一次通过环境变量或测试参数复用它。这样正常运行仍有随机覆盖，失败样本也能重放。

func newRandForCase(seed uint64) *rand.Rand {
	// 中文注释：第二个参数使用稳定偏移，形成一对可记录的 PCG seed。
	return rand.New(rand.NewPCG(seed, seed+1))
}

func TestReplayableCase(t *testing.T) {
	const seed uint64 = 20261114
	r := newRandForCase(seed)
	value := r.IntN(10)
	// 中文注释：失败信息保留 seed，便于把同一个随机状态重新注入。
	t.Logf("seed=%d value=%d", seed, value)
	if value = 10 {
		t.Fatalf("unexpected value with seed=%d", seed)
	}
}

可以这样做一个取舍表：

相关问题

为什么不直接给 rand/v2 的全局源设置 seed？

因为 math/rand/v2 没有把全局生成器设计成固定序列接口。测试需要的是可控依赖，应把源作为参数或夹具注入。

固定 seed 后还需要检查并发吗？

需要。固定 seed 只控制初始状态，不会让一个不具备并发安全保证的 Source 自动变安全；并发场景仍应隔离或同步。

一句话收尾：全局函数解决“能安全取随机数”，显式 Rand 才解决“测试能重放哪一串随机数”。