各種同步方法性能比較（synchronized,ReentrantLock,Atomic）

5.0的多線程任務包對於同步的性能方面有了很大的改進，在原有synchronized關鍵字的基礎上，又增加了ReentrantLock，以及各種Atomic類。了解其性能的優劣程度，有助與我們在特定的情形下做出正確的選擇。

總體的結論先擺出來： 

synchronized： 
在資源競爭不是很激烈的情況下，偶爾會有同步的情形下，synchronized是很合適的。原因在於，編譯程序通常會盡可能的進行優化synchronize，另外可讀性非常好，不管用沒用過5.0多線程包的程序員都能理解。

ReentrantLock: 
ReentrantLock提供了多樣化的同步，比如有時間限制的同步，可以被Interrupt的同步（synchronized的同步是不能Interrupt的）等。在資源競爭不激烈的情形下，性能稍微比synchronized差點點。但是當同步非常激烈的時候，synchronized的性能一下子能下降好幾十倍。而ReentrantLock確還能維持常態。

Atomic: 
和上面的類似，不激烈情況下，性能比synchronized略遜，而激烈的時候，也能維持常態。激烈的時候，Atomic的性能會優於ReentrantLock一倍左右。但是其有一個缺點，就是只能同步一個值，一段代碼中只能出現一個Atomic的變量，多於一個同步無效。因為他不能在多個Atomic之間同步。

所以，我們寫同步的時候，優先考慮synchronized，如果有特殊需要，再進一步優化。ReentrantLock和Atomic如果用的不好，不僅不能提高性能，還可能帶來災難。

先貼測試結果：再貼代碼（Atomic測試代碼不准確，一個同步中只能有1個Actomic，這里用了2個，但是這里的測試只看速度） 
========================== 
round:100000 thread:5 
Sync = 35301694 
Lock = 56255753 
Atom = 43467535 
========================== 
round:200000 thread:10 
Sync = 110514604 
Lock = 204235455 
Atom = 170535361 
========================== 
round:300000 thread:15 
Sync = 253123791 
Lock = 448577123 
Atom = 362797227 
========================== 
round:400000 thread:20 
Sync = 16562148262 
Lock = 846454786 
Atom = 667947183 
========================== 
round:500000 thread:25 
Sync = 26932301731 
Lock = 1273354016 
Atom = 982564544

Java代碼  

package test.thread;   
  
import static java.lang.System.out;   
  
import java.util.Random;   
import java.util.concurrent.BrokenBarrierException;   
import java.util.concurrent.CyclicBarrier;   
import java.util.concurrent.ExecutorService;   
import java.util.concurrent.Executors;   
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;   
import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong;   
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;   
  
public class TestSyncMethods {   
       
    public static void test(int round,int threadNum,CyclicBarrier cyclicBarrier){   
        new SyncTest("Sync",round,threadNum,cyclicBarrier).testTime();   
        new LockTest("Lock",round,threadNum,cyclicBarrier).testTime();   
        new AtomicTest("Atom",round,threadNum,cyclicBarrier).testTime();   
    }   
  
    public static void main(String args[]){   
           
        for(int i=0;i<5;i++){   
            int round=100000*(i+1);   
            int threadNum=5*(i+1);   
            CyclicBarrier cb=new CyclicBarrier(threadNum*2+1);   
            out.println("==========================");   
            out.println("round:"+round+" thread:"+threadNum);   
            test(round,threadNum,cb);   
               
        }   
    }   
}   
  
class SyncTest extends TestTemplate{   
    public SyncTest(String _id,int _round,int _threadNum,CyclicBarrier _cb){   
        super( _id, _round, _threadNum, _cb);   
    }   
    @Override  
    /**  
     * synchronized關鍵字不在方法簽名里面，所以不涉及重載問題  
     */  
    synchronized long  getValue() {   
        return super.countValue;   
    }   
    @Override  
    synchronized void  sumValue() {   
        super.countValue+=preInit[index++%round];   
    }   
}   
  
  
class LockTest extends TestTemplate{   
    ReentrantLock lock=new ReentrantLock();   
    public LockTest(String _id,int _round,int _threadNum,CyclicBarrier _cb){   
        super( _id, _round, _threadNum, _cb);   
    }   
    /**  
     * synchronized關鍵字不在方法簽名里面，所以不涉及重載問題  
     */  
    @Override  
    long getValue() {   
        try{   
            lock.lock();   
            return super.countValue;   
        }finally{   
            lock.unlock();   
        }   
    }   
    @Override  
    void sumValue() {   
        try{   
            lock.lock();   
            super.countValue+=preInit[index++%round];   
        }finally{   
            lock.unlock();   
        }   
    }   
}   
  
  
class AtomicTest extends TestTemplate{   
    public AtomicTest(String _id,int _round,int _threadNum,CyclicBarrier _cb){   
        super( _id, _round, _threadNum, _cb);   
    }   
    @Override  
    /**  
     * synchronized關鍵字不在方法簽名里面，所以不涉及重載問題  
     */  
    long  getValue() {   
        return super.countValueAtmoic.get();   
    }   
    @Override  
    void  sumValue() {   
        super.countValueAtmoic.addAndGet(super.preInit[indexAtomic.get()%round]);   
    }   
}   
abstract class TestTemplate{   
    private String id;   
    protected int round;   
    private int threadNum;   
    protected long countValue;   
    protected AtomicLong countValueAtmoic=new AtomicLong(0);   
    protected int[] preInit;   
    protected int index;   
    protected AtomicInteger indexAtomic=new AtomicInteger(0);   
    Random r=new Random(47);   
    //任務柵欄，同批任務，先到達wait的任務掛起，一直等到全部任務到達制定的wait地點后，才能全部喚醒，繼續執行   
    private CyclicBarrier cb;   
    public TestTemplate(String _id,int _round,int _threadNum,CyclicBarrier _cb){   
        this.id=_id;   
        this.round=_round;   
        this.threadNum=_threadNum;   
        cb=_cb;   
        preInit=new int[round];   
        for(int i=0;i<preInit.length;i++){   
            preInit[i]=r.nextInt(100);   
        }   
    }   
       
    abstract void sumValue();   
    /*  
     * 對long的操作是非原子的，原子操作只針對32位  
     * long是64位，底層操作的時候分2個32位讀寫，因此不是線程安全  
     */  
    abstract long getValue();   
  
    public void testTime(){   
        ExecutorService se=Executors.newCachedThreadPool();   
        long start=System.nanoTime();   
        //同時開啟2*ThreadNum個數的讀寫線程   
        for(int i=0;i<threadNum;i++){   
            se.execute(new Runnable(){   
                public void run() {   
                    for(int i=0;i<round;i++){   
                        sumValue();   
                    }   
  
                    //每個線程執行完同步方法后就等待   
                    try {   
                        cb.await();   
                    } catch (InterruptedException e) {   
                        // TODO Auto-generated catch block   
                        e.printStackTrace();   
                    } catch (BrokenBarrierException e) {   
                        // TODO Auto-generated catch block   
                        e.printStackTrace();   
                    }   
  
  
                }   
            });   
            se.execute(new Runnable(){   
                public void run() {   
  
                    getValue();   
                    try {   
                        //每個線程執行完同步方法后就等待   
                        cb.await();   
                    } catch (InterruptedException e) {   
                        // TODO Auto-generated catch block   
                        e.printStackTrace();   
                    } catch (BrokenBarrierException e) {   
                        // TODO Auto-generated catch block   
                        e.printStackTrace();   
                    }   
  
                }   
            });   
        }   
           
        try {   
            //當前統計線程也wait,所以CyclicBarrier的初始值是threadNum*2+1   
            cb.await();   
        } catch (InterruptedException e) {   
            // TODO Auto-generated catch block   
            e.printStackTrace();   
        } catch (BrokenBarrierException e) {   
            // TODO Auto-generated catch block   
            e.printStackTrace();   
        }   
        //所有線程執行完成之后，才會跑到這一步   
        long duration=System.nanoTime()-start;   
        out.println(id+" = "+duration);   
           
    }   
  
} 

 

 

原文url:http://blog.csdn.net/gonxi/article/details/7715867

 

 自己看了一下Automic累加方法的源碼，加完之后有一個比較的操作，看不到源碼只能從方法的注釋里面找答案了：

每次加完之后都會看一下內存里面是不是自己的期望值，如果是期望值就return，如果不是就重新獲取內存里的值到寄存器，再次進行累加操作。