各种同步方法性能比较（synchronized,ReentrantLock,Atomic）

来源：互联网发布：哪种网络直播好卖东西编辑：程序博客网时间：2024/06/07 05:03

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5.0的多线程任务包对于同步的性能方面有了很大的改进，在原有synchronized关键字的基础上，又增加了ReentrantLock，以及各种Atomic类。了解其性能的优劣程度，有助与我们在特定的情形下做出正确的选择。

总体的结论先摆出来：

synchronized：
在资源竞争不是很激烈的情况下，偶尔会有同步的情形下，synchronized是很合适的。原因在于，编译程序通常会尽可能的进行优化synchronize，另外可读性非常好，不管用没用过5.0多线程包的程序员都能理解。

ReentrantLock:
ReentrantLock提供了多样化的同步，比如有时间限制的同步，可以被Interrupt的同步（synchronized的同步是不能Interrupt的）等。在资源竞争不激烈的情形下，性能稍微比synchronized差点点。但是当同步非常激烈的时候，synchronized的性能一下子能下降好几十倍。而ReentrantLock确还能维持常态。

Atomic:
和上面的类似，不激烈情况下，性能比synchronized略逊，而激烈的时候，也能维持常态。激烈的时候，Atomic的性能会优于ReentrantLock一倍左右。但是其有一个缺点，就是只能同步一个值，一段代码中只能出现一个Atomic的变量，多于一个同步无效。因为他不能在多个Atomic之间同步。

所以，我们写同步的时候，优先考虑synchronized，如果有特殊需要，再进一步优化。ReentrantLock和Atomic如果用的不好，不仅不能提高性能，还可能带来灾难。

先贴测试结果：再贴代码（Atomic测试代码不准确，一个同步中只能有1个Actomic，这里用了2个，但是这里的测试只看速度）
==========================
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代码  
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关键字不在方法签名里面，所以不涉及重载问题 
     */  
    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关键字不在方法签名里面，所以不涉及重载问题 
     */  
    @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关键字不在方法签名里面，所以不涉及重载问题 
     */  
    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);  
    //任务栅栏，同批任务，先到达wait的任务挂起，一直等到全部任务到达制定的wait地点后，才能全部唤醒，继续执行  
    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();  
    /* 
     * 对long的操作是非原子的，原子操作只针对32位 
     * long是64位，底层操作的时候分2个32位读写，因此不是线程安全 
     */  
    abstract long getValue();  
  
    public void testTime(){  
        ExecutorService se=Executors.newCachedThreadPool();  
        long start=System.nanoTime();  
        //同时开启2*ThreadNum个数的读写线程  
        for(int i=0;i<threadNum;i++){  
            se.execute(new Runnable(){  
                public void run() {  
                    for(int i=0;i<round;i++){  
                        sumValue();  
                    }  
  
                    //每个线程执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 {  
                        //每个线程执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 {  
            //当前统计线程也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();  
        }  
        //所有线程执行完成之后，才会跑到这一步  
        long duration=System.nanoTime()-start;  
        out.println(id+" = "+duration);  
          
    }  
  
} 

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