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

2019-11-14 10:39:26

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供稿：网友

转自：http://zzhonghe.VEvb.com/blog/826162

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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