1

есть следующий код:

public class App {
public static void main(String[] args) {
    new Thread(new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            int n = 40;
            System.out.println("Start " + Thread.currentThread());
            Long start = System.currentTimeMillis();
            System.out.println(fibonachi(n));

            System.out.println(n + " : " + (System.currentTimeMillis() - start) / 1000.0 + " сек");
            System.out.println("End " + Thread.currentThread());
        }
    }).start();
    new Thread(new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            int n = 31;
            System.out.println("Start " + Thread.currentThread());
            Long start = System.currentTimeMillis();
            System.out.println(fibonachi(n));

            System.out.println(n + " : " + (System.currentTimeMillis() - start) / 1000.0 + " сек");
            System.out.println("End " + Thread.currentThread());
        }
    }).start();
    new Thread(new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            int n = 45;
            System.out.println("Start " + Thread.currentThread());
            Long start = System.currentTimeMillis();
            System.out.println(fibonachi(n));

            System.out.println(n + " : " + (System.currentTimeMillis() - start) / 1000.0 + " сек");
            System.out.println("End " + Thread.currentThread());
        }
    }).start();
}

  static long fibonachi(long n){

    if (n == 0){
        return 0;
    }
    if (n == 1){
        return 1;
    }
    else{
        return fibonachi(n - 1) + fibonachi(n - 2);
    }
}
}

Если его запустить будут запущены 3 потока и они начнут выполняться параллельно. Например:

Start Thread[Thread-0,5,main]
Start Thread[Thread-1,5,main]
1346269
31 : 0.006 сек
End Thread[Thread-1,5,main]
Start Thread[Thread-2,5,main]
102334155
40 : 0.722 сек
End Thread[Thread-0,5,main]
1134903170
45 : 6.841 сек
End Thread[Thread-2,5,main]

Но, если к методу fibonachi добавить ключевое слово synchronized То выполняется максимум 1 поток и то не всегда

Start Thread[Thread-1,5,main]
Start Thread[Thread-2,5,main]
Start Thread[Thread-0,5,main]
1346269
31 : 0.155 сек
End Thread[Thread-1,5,main]

А дальше программа "зависает". Как понимаю это происходит из-за того, что потоки не могут понять кто следующий будет исполнять этот метод?

2 ответа 2

3

Остальные потоки не зависают. Они выполняются, но, во-первых, гораздо медленнее, а во-вторых из-за synchronized не параллельно, а по очереди.

То что монитор освободился и программа продолжает работать легко увидеть, если запустить ее в отладчике и приостановить после того как первый поток завершил выполнение.

Ну или если подождать:

Start Thread[Thread-0,5,main]
Start Thread[Thread-1,5,main]
Start Thread[Thread-2,5,main]
102334155
40 : 10.557 сек
End Thread[Thread-0,5,main]
1134903170
45 : 129.391 сек
End Thread[Thread-2,5,main]
1346269
31 : 129.528 сек
End Thread[Thread-1,5,main]

synchronized

Это ключевое слово на методе означает, что только один поток может вызвать данную функцию. Если несколько потоков пытаются делать это параллельно, то только первый выполняют функцию, а остальные ждут, пока первый на закончит. После того, как первый поток полностью завершит выполнение функции fibonachi (включая все рекурсивные вызовы), какой-то один из ожидающих потоков, сможет продолжить. А уже после него третий.

Замедление выполнения

Дело в том, что операции которые выполняются JVM, для того чтобы метод с synchronized работал так как должен, далеко не бесплатные. Они приводят к ощутимому уменьшению производительности.

Это видно даже по скорости выполнения одного потока.

Вот что показывают замеры времени вызова fibonachi для таких трех случаев:

  1. без синхронизации вообще (a_nosynchronize)
  2. с синхронизацией только самого внешнего вызова (b_outersynchronize)
  3. с синхронизацией всех рекурсивных вызовов (c_allsynchronize)
Benchmark                                    Mode  Cnt    Score    Error  Units
MonitorReentryBenchmark.a_nosynchronize     thrpt    6  262.763 ± 16.314  ops/s
MonitorReentryBenchmark.b_outersynchronize  thrpt    6  260.950 ± 17.297  ops/s
MonitorReentryBenchmark.c_allsynchronize    thrpt    6   53.909 ±  3.928  ops/s

Как видим добавление синхронизации для рекурсивных вызовов существенно замедляет скорость работы. Тест конечно синтетический, но все же определенная закономерность видна. И нужно учитывать, что в этом тесте все происходит в одном потоке и не учитываются никакие эффекты связанные с собственно многопоточностью (как то синхронизация памяти), которыми, по-видимому, объясняется гораздо более сильное замедление нежели в этом тесте.

Тестировал с помощью такого jmh теста:

@State(Scope.Benchmark)
@Fork(value = 1)
@Warmup(iterations = 1, time = 500, timeUnit = TimeUnit.MILLISECONDS)
@Measurement(iterations = 6, time = 2000, timeUnit = TimeUnit.MILLISECONDS)
public class MonitorReentryBenchmark {

  @Benchmark
  public void a_nosynchronize(Blackhole bh) {
    bh.consume(nosync(30));
  }

  @Benchmark
  public void b_outersynchronize(Blackhole bh) {
    bh.consume(outersync(30));
  }

  @Benchmark
  public void c_allsynchronize(Blackhole bh) {
    bh.consume(allsync(30));
  }

  static long nosync(long n) {

    if (n == 0) {
      return 0;
    }
    if (n == 1) {
      return 1;
    } else {
      return nosync(n - 1) + nosync(n - 2);
    }
  }

  synchronized static long outersync(long n) {

    if (n == 0) {
      return 0;
    }
    if (n == 1) {
      return 1;
    } else {
      return nosync(n - 1) + nosync(n - 2);
    }
  }

  synchronized static long allsync(long n) {

    if (n == 0) {
      return 0;
    }
    if (n == 1) {
      return 1;
    } else {
      return allsync(n - 1) + allsync(n - 2);
    }
  }

}
3

Добавление ключевого слова synchronized в метод fibonachi() по сути означает, что поток который "захватил монитор" (начал использовать) метод fibonachi() не будет давать возможности другим потокам его захватывать и остальные потоки будут ожидать завершения (освобождения монитора) захватившим потоком.

Небольшой трюк есть в самом методе fibonachi() - поскольку он рекурсивный, но фокус только кажется фокусом. В Java многократный захват монитора одним и тем же потоком разрешен, поэтому поток сам себя не будет ждать.

0

Ваш ответ

By clicking “Отправить ответ”, you agree to our terms of service and acknowledge that you have read and understand our privacy policy and code of conduct.

Всё ещё ищете ответ? Посмотрите другие вопросы с метками или задайте свой вопрос.