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java - 递归地将线程添加到 Java 线程池

coder 2024-03-18 原文

我正在为我的 Java 并发类(class)编写教程。目标是使用线程池并行计算素数。

该设计基于埃拉托色尼筛法。它有一个包含 n 个 boolean 值的数组,其中 n 是您要检查的最大整数,数组中的每个元素代表一个整数。真为素数,假为非素数,数组初始全为真。

线程池使用固定数量的线程(我们应该试验池中的线程数并观察性能)。

一个线程被赋予一个整数倍来处理。然后线程找到数组中第一个不是线程整数倍数的真元素。然后该线程在线程池中创建一个新线程,该线程被赋予找到的编号。

新线程形成后,现有线程继续将数组中所有它的整数倍数设置为false。

主程序线程以整数“2”启动第一个线程,然后等待所有派生的线程完成。然后它会吐出质数和计算所需的时间。

我遇到的问题是,线程池中的线程越多,速度就越慢,其中 1 个线程最快。它应该变得更快而不是更慢!

互联网上关于 Java 线程池的所有内容都会在主线程中创建 n 个工作线程,然后等待所有线程完成。我使用的方法是递归的,因为一个工作线程可以产生更多的工作线程。

我想知道哪里出了问题,是否可以递归使用 Java 线程池。

最佳答案

由于为以下某些问题添加了线程,您的解决方案可能会运行得更慢:

  • 线程创建开销:创建线程的开销很大。

  • 处理器争用:如果线程数多于执行它们的处理器数,一些线程将被挂起等待空闲处理器。结果是每个线程的平均处理速率下降。此外,操作系统随后需要对线程进行时间切片,这会占用原本用于“实际”工作的时间。

  • 虚拟内存争用:每个线程都需要为其堆栈提供内存。如果您的机器没有足够的物理内存来处理工作负载,每个新线程堆栈都会增加虚拟内存争用,从而导致分页,从而减慢速度

  • 缓存争用:每个线程(大概)将扫描数组的不同部分,从而导致内存缓存未命中。这会减慢内存访问速度。

  • 锁争用:如果您的线程都在读取和更新共享数组并使用synchronized 和一个锁对象来控制对数组的访问,您可能会遇到锁争用。如果使用单个锁对象,每个线程将花费大部分时间等待获取锁。最终结果是计算被有效地序列化,整体处理速度下降到单个处理器/线程的速度。

前四个问题是多线程固有的,没有真正的解决方案……除了不要创建太多线程并重用已经创建的线程。但是,有许多方法可以解决锁争用问题。例如,

  • 重新编写应用程序,使每个线程扫描多个整数,但在数组的自己的部分。这将消除数组上的锁争用,尽管您随后需要一种方法来告诉每个线程要做什么,并且需要在设计时考虑到争用。
  • 为数组的不同区域创建一个锁数组,让线程根据它们正在操作的数组区域选择要使用的锁。您仍然会遇到争用,但平均而言,您应该得到较少的争用。
  • 设计并实现无锁解决方案。这需要深入理解 Java 内存模型。而且很难证明/证明无锁解决方案不包含细微的并发缺陷。

最后,递归创建线程可能是一个错误,因为它会使实现线程重用和反锁争用措施变得更加困难。

关于java - 递归地将线程添加到 Java 线程池,我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题: https://stackoverflow.com/questions/2612054/

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