带权重的随机数算法的实现

在做一个银行的网页游戏的时候，涉及到一个随机抽奖的模块。具体的需求是：当用户的积分可以抽奖的时候，点击抽奖则消耗指定的积分随机抽取奖品，各种奖品的概率如下：笔记本（10%），手机（20%），充值卡（30%），积分（40%）。因为，奖品的概率是可以设置的，因此考虑Java容器中的TreeMap集合实现该算法。
核心逻辑：

累加每个物品的权重笔记本(10%)-手机(30%)-充值卡(60%)-积分(100%)，则4个物品的的权重有效长度区间分别为（0,10]、(10,30]、(30,60]、(60,100]。然后随机出一个[0,10)之间的随机数。落在哪个区间，则该区间之后的元素即为按权重命中的元素。

为什么用TreeMap？

因为TreeMap底层用红黑树实现，TreeMap中的key是唯一且有序的，因此TreeMap提供了如下方法：

NavigableMap<K,V>    tailMap(K fromKey, boolean inclusive) 
             返回此映射的部分视图，其键大于（或等于，如果 inclusive 为 true）fromKey。

K    lastKey() 
            返回映射中当前最后一个（最高）键。

K    firstKey() 
          返回此映射中当前第一个（最低）键。

试想，当我们用普通的不可动态扩展的方法如if/switch方法实现时，必然是产生一个随机数，然后判断该随机数在哪个概率区间。TreeMap因为有序，因此刚好提供了两个方法tailMap，firstKey用于实现落点区间判断的逻辑，简洁又高效，并且方便动态扩展。
具体的代码实现：

package icerno.com.weightRandom;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.SortedMap;
import java.util.TreeMap;

import org.apache.commons.math3.util.Pair;

import com.cookingfox.guava_preconditions.Preconditions;

public class WeightRandom<K,V extends Number> {
    private TreeMap<Double, K> weightMap = new TreeMap<Double, K>();
    public WeightRandom(List<Pair<K, V>> list) {
        Preconditions.checkNotNull(list, "list can NOT be null!");
        for (Pair<K, V> pair : list) {
            double lastWeight = this.weightMap.size() == 0 ? 0 : this.weightMap.lastKey().doubleValue();//统一转为double
            this.weightMap.put(pair.getValue().doubleValue() + lastWeight, pair.getKey());//权重累加
        }

        System.out.println("------Tree init OK!--------");
    }

    public K random() {
        double randomWeight = this.weightMap.lastKey() * Math.random();
        SortedMap<Double, K> tailMap = this.weightMap.tailMap(randomWeight, true);
        return this.weightMap.get(tailMap.firstKey());
    }

    @SuppressWarnings({ "rawtypes", "unchecked" })
    public static void main(String[] args)
    {
        List<Pair<String,Double>> list = new ArrayList<Pair<String,Double>>();
        list.add(new Pair<String,Double>("A",0.20));
        list.add(new Pair<String,Double>("C",0.50));
        list.add(new Pair<String,Double>("B",0.30));

        WeightRandom weightRandom = new WeightRandom(list);
        Object random = weightRandom.random();
        System.out.println("----Key----"+random);

    }
}

注意：TreeMap为异步的非线程安全的，因此在并发要求高时，可以使用如下代码加锁。

public static Map<Double, K> treemap = Collections.synchronizedMap(new TreeMap<Double, K>());

参考文章：
权重随机算法的java实现
Java TreeMap 介绍和使用