线程并不比无线程版本快多少

Question

我知道还有其他类似的问题，但我是初学者，大多数代码和问题都非常复杂。这就是为什么我让它尽可能简单。我有 R 背景，但最近我想了解更多有关 Java 线程的知识。我浏览了有关该主题的几个教程，其中大部分都归结为我在下面发布的代码。请注意，代码没有做太多事情，而且我让它效率很低，因此线程将运行几秒钟。 需要注意的主要事情是，在我的机器上，线程运行速度并不比无线程运行快多少。如果 run 方法中的 for 循环值较低，有时甚至会更慢。这可能是因为我的硬件很糟糕（只有两个核心），并且随着核心的增加，线程会比非并行版本运行得更快。我不知道。但最让我困惑的是，当程序在两次运行（并行和非并行）中运行时，当我查看系统监视器时，两个核心都被使用，但在并行版本中，它们以接近 100% 的速度运行，而在非并行版本中，两个核心都以接近 100% 的速度运行。 50 - 60%。考虑到两者同时完成，并行版本的效率要低得多，因为它使用更多的计算机能力来完成相同的工作，甚至更快。 简而言之。我做错了什么？我认为我编写的程序与 Java 教程中的程序没有太大不同。我发布了下面的链接。我用sun版本的java运行linux ubuntu。

http://www.java2s.com/Tutorial/Java/0160__Thread/0020__Create -Thread.htm

import java.util.ArrayList;

public class Main { 
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<PermutateWord> words = new ArrayList<PermutateWord>();
        System.out.println(Runtime.getRuntime().availableProcessors());
        for(int i = 0; i < Runtime.getRuntime().availableProcessors();i++){
            words.add(new PermutateWord("Christoph"));
        }
        System.out.println("Run as thread");
        long d = System.currentTimeMillis();
        for (PermutateWord w : words) {
            w.start();
        }
        for (PermutateWord w : words) {
            try {
                w.join();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        for (PermutateWord w : words) {
            System.out.println(w.getWord());
        }
        System.out.println(((double)(System.currentTimeMillis()-d))/1000+"\n");
        System.out.println("No thread");
        d = System.currentTimeMillis();
        for (PermutateWord w : words) {
            w.run();
        }
        for (PermutateWord w : words) {
            System.out.println(w.getWord());
        }
        System.out.println(((double)(System.currentTimeMillis()-d))/1000+"\n");
    }
}
class PermutateWord extends Thread {    
    private String word;
    public PermutateWord (String word){
        this.word = word;
    }
    public void run() {
        java.util.Random rand = new java.util.Random();
        for(int i = 0; i <8000000;i++){
            word = swap(word,rand.nextInt(word.length()), rand.nextInt(word.length()));
        }
    }
    private String swap(String word2, int r1, int r2) {
        char[] wordArray = word2.toCharArray();
        char c = wordArray[r1];
        wordArray[r1] = wordArray[r2];
        wordArray[r2] = c;
        return new String(wordArray);
    }
    public String getWord(){
        return word;
    }
}

预先感

谢克里斯托夫

Answer 1

大多数时间都花在分配和解除分配临时字符串上，这些字符串必须同步。可以并行完成的工作是微不足道的，多线程不会给你带来太多好处。

Math.random() 也必须同步。为每个线程创建本地 java.util.Random 将会获得更好的结果。

java.util.Random rand = new java.util.Random();

public void run() {
    for(int i = 0; i <8000000;i++){
        word = swap(word,rand.nextInt(word.length()), rand.nextInt(word.length()));
    }
}

但是，您应该真正专注于优化 swap 函数。我不确定它是否符合您的要求，但我确信它的效率非常低。 + 是对 String 进行昂贵的操作。对于每个 + JVM 都必须分配新的 String，这很慢并且不能很好地处理多线程。如果您只想交换两个字符，请考虑使用 char[] 而不是 String。它应该更容易、更快。

编辑：

private String swap(String word2, int r1, int r2) {
    char[] wordArray = word2.toCharArray();
    char c = wordArray[r1];
    wordArray[r1] = wordArray[r2];
    wordArray[r2] = c;
    return new String(wordArray);
}

这好多了。但是，您仍然进行 2 次分配。 toCharArray() 和 new String 都分配内存。因为程序的其余部分非常简单，所以这两个分配占用了 90% 的执行时间。

Answer 2

我通过将 Thread.sleep(1000) 放入 join 循环中获得了很多好处。
根据经验，java.util.Random.nextFloat() 只给我买了 10%。

即便如此，这两个部分在 8 核机器上的运行时间为 16 秒，这表明它是
由于上述同步而进行序列化。但好在，悲伤，没有
睡眠时它的运行速度慢了 10 倍。