基本Java线程（4个线程）比非线程慢

Question

我有一个四核CPU。 我创建了4个线程并运行了一个cpu密集型循环，它比在一个线程中以程序方式运行所需的时间长4倍。

我创建了两个要比较的项目，一个是线程，另一个没有。 我将展示代码和运行时间。 请注意没有线程的项目看起来很奇怪的原因是我想复制内存开销，因为我不确定它会影响运行时间。 所以，这是没有线程的代码：

class TimeTest implements Runnable {
    private Thread t;
    private String name;

    TimeTest(String name) {
        this.name = name;
        System.out.println("Creating class " + name);
    }

    public void run() {
        System.out.println("Running class " + name);

        int value = 100000000;
//        try {
            while (--value > 0) {
                Math.random();
//                Thread.sleep(1);
//                System.out.println("Class " + name + " " + value);
            }
//        } catch (InterruptedException e) {
//            System.out.println("Interrupted " + name);
//        }

        System.out.println("Class " + name + " exiting...");
    }

    public void start() {
        System.out.println("Starting class " + name);

        if (t == null) {
            t = new Thread(this, name);
//            t.start();
            this.run();
        }
    }
}

public class ThreadComp {
    public static void main(String[] args) {
        TimeTest one = new TimeTest("Class-1");
        one.start();

        TimeTest two = new TimeTest("Class-2");
        two.start();

        TimeTest three = new TimeTest("Class-3");
        three.start();

        TimeTest four = new TimeTest("Class-4");
        four.start();
    }
}

这运行大约11秒。

这是带线程的代码：

class RunnableTest implements Runnable {
    private Thread t;
    private String name;

    RunnableTest(String name) {
        this.name = name;
        System.out.println("Creating thread " + name);
    }

    public void run() {
        System.out.println("Running thread " + name);
        int value = 100000000;
//        try {
            while (--value > 0) {
                Math.random();
//                Thread.sleep(1);
//                System.out.println("Thread " + name + " " + value);
            }
//        } catch (InterruptedException e) {
//            System.out.println("Interrupted " + name);
//        }

        System.out.println("Thread " + name + " exiting...");
    }

    public void start() {
        System.out.println("Starting thread " + name);

        if (t == null) {
            t = new Thread(this, name);
            t.start();
        }
    }
}

public class ThreadTest {
    public static void main(String[] args) {
        RunnableTest one = new RunnableTest("Thread-1");
        one.start();

        RunnableTest two = new RunnableTest("Thread-2");
        two.start();

        RunnableTest three = new RunnableTest("Thread-3");
        three.start();

        RunnableTest four = new RunnableTest("Thread-4");
        four.start();
    }    
}

这运行大约1分13秒。

现在，在我正在学习的例子中，他们在领导期间调用Thread.sleep达50ms。 如果我这样做，线程运行得更快如果我也在非线程类上调用Thread.sleep（50）。

哪个好，我知道如何让它发挥作用。 但是我学习这个的原因是我正在寻找路径，而且我不打算在已经需要很长时间的事情上添加Sleep调用，并且不需要暂停甚至不执行1ms（除非它绝对必须）。

那么，我想知道的是我错过了什么？ 线程绝对必须要进入休眠状态，或者对象是否必须等待它们才能按照我的意图工作（即并行运行所有四个循环）？

即使我只是犯了一个错误，为什么这会花费更长的时间？ 我认为最糟糕的情况是，它仍然会在11秒内运行，它会以一些不可预见的顺序完成....

Answer 1

执行时间的巨大差异是由Math.random()方法引起的。 如果您将深入了解它的实现，您将看到它使用在所有线程之间共享的静态randomNumberGenerator 。 如果你更进一步，那么你会注意到执行依赖于int next(int)方法，而后者又使用Random.seed ，即AtomicLong （考虑所有线程使用相同的Random实例！）。 现在我们来到AtomicLong ，这是通过乐观锁定实现的 - 这就是问题所在。 乐观锁不是为高负载而设计的，当多个线程试图同时访问它们时，它们会受到很大的影响，这就是您所观察到的性能下降。

TL; DR：使用ThreadLocalRandom （感谢@ bayou.io提到这一点）并享受性能提升。

Answer 2

你的问题是你正在使用Math.random() 。 关于这种方法的文档：

...

此方法已正确同步，以允许多个线程正确使用。 但是，如果许多线程需要以很高的速率生成伪随机数，则可以减少每个线程拥有自己的伪随机数生成器的争用。

（强调我的）

所以解决方案是为每个线程创建一个新的Random 。