Question

我已经开始学习多核编程和开发并行算法。这可以通过在Java中使用多线程来轻松完成。因此，我创建了两个包含10行内容的文本文件，如下所示：

This is the first line in file 1
This is the second line in file 1
This is the third line in file 1 
This is the fourth line in file 1
This is the fifth line in file 1
This is the sixth line in file 1
This is the seventh line in file 1
This is the eighth line in file 1
This is the ninth line in file 1
This is the tenth line in file 1

同样，在其他文本文件中，文件1 将替换为文件2 。我编写了一个程序来读取文件的内容，包括和不包含线程。它们如下：

import java.io.BufferedReader;
import java.io.File;
import java.io.FileReader;

public class SimpleThread {

    static void printFile(BufferedReader br) throws Exception
    {
        for(String line; (line = br.readLine())!=null; )
            System.out.println(line);
    }

    public static void main(String args[]) throws Exception
    {
        double startTime = System.nanoTime();
        BufferedReader br1 = new BufferedReader(new FileReader(new File("test1.txt")));
        BufferedReader br2 = new BufferedReader(new FileReader(new File("test2.txt")));
        SimpleThread.printFile(br1);
        SimpleThread.printFile(br2);
        System.out.println(System.nanoTime() - startTime + "ns");
    }
}

使用多线程的程序如下：

import java.io.BufferedReader;
import java.io.File;
import java.io.FileReader;

public class Threading extends Thread{

    BufferedReader br;

    public Threading(String fileName)
    {
        try{
        br = new BufferedReader(new FileReader(new File(fileName)));
        start();
        }
        catch(Exception e)
        {
            System.out.println(e.getMessage());
        }
    }

    private void printFile(BufferedReader br) throws Exception
    {
        for(String line; (line = br.readLine())!=null; )
            System.out.println(line);
    }

    public void run()
    {
        try{
        printFile(br);
        }
        catch(Exception e)
        {
            System.out.println(e.getMessage());
        }
    }

    public static void main(String args[]) throws Exception
    {
        double startTime = System.nanoTime();
        Threading t1 = new Threading("test1.txt");
        Threading t2 = new Threading("test2.txt");
        System.out.println(System.nanoTime() - startTime + "ns");
    }
}

现在，当我比较两个程序的执行时间时，我发现单线程程序需要 1544589.0ns ，而多线程程序需要 410522.0ns 。

我很想知道速度增加的因素。我发现它大约是 0.23 。

在修改使用多个线程的代码之后，我发现单个线程程序执行得更快，这更大程度上增加了我的困惑。

以下是修订后的代码：

import java.io.BufferedReader;
import java.io.File;
import java.io.FileReader;

public class Threading extends Thread{

    BufferedReader br;

    public Threading(String fileName)
    {
        try{
        br = new BufferedReader(new FileReader(new File(fileName)));
        start();
        }
        catch(Exception e)
        {
            System.out.println(e.getMessage());
        }
    }

    private void printFile(BufferedReader br) throws Exception
    {
        for(String line; (line = br.readLine())!=null; )
            System.out.println(line);
    }

    public void run()
    {
        try{
        printFile(br);
        }
        catch(Exception e)
        {
            System.out.println(e.getMessage());
        }
    }

    public static void main(String args[]) throws Exception
    {
        double startTime = System.nanoTime();
        Threading t1 = new Threading("test1.txt");
        Threading t2 = new Threading("test2.txt");
        t1.join(); //waiting for t1 to finish
        t2.join(); //waiting for t2 to finish
        System.out.println(System.nanoTime() - startTime + "ns");
    }
}

现在执行时间是：单螺纹 - 1459052.0ns
多线程 - 1768651.0ns

为什么系统会以不自然的方式运行？

现在，我的问题是：

会增加线程数，减少执行时间吗？
何时应该使用多线程编写程序
可以将相同的文件概念移植到数据库，其中每个线程根据类别读取数据库的一部分，说明有关新闻，体育，政治等的信息将由相应的线程读取，最后结果将被打成一团。这可行吗？
mutlithreading应该只用于CPU绑定程序吗？

Answer 1

我很想知道速度增加的因素。我发现它大约是0.23。

这是因为您的多线程测试无效。它实际上并不测量线程所用的时间。相反，它只是测量启动线程的时间。

其他测试也无效。您没有考虑JVM预热效果......并且测试所做的工作量不足以作为指示。

另一个问题是，读取文件所花费的时间（例如在Linux上）取决于操作系统是否已经缓存它。因此，如果您运行其中一个测试然后再次运行它，您很可能会发现它第二次显着更快！

现在执行时间是：Single Threaded - 1459052.0ns   多线程 - 1768651.0ns

为什么系统会以不自然的方式运行？

这实际上是我期望发生的......对于该版本的基准测试。由于使用两个线程进行读取，创建两个线程的开销似乎超过任何（假设的）加速。

您的问题：

Q1。会增加线程数，减少执行时间吗？

它可能会。这取决于您拥有多少个内核，线程是CPU还是I / O限制，是否存在数据结构或资源争用等等。

Q2。何时应该在编写程序时使用多线程

当考虑性能时，问题可以合理地划分为可以并行执行的子任务。此外，对于小问题，设置线程的开销可能会超过任何可能的性能提升。

Q3。是否可以将相同的文件概念移植到数据库中，其中每个线程根据类别读取数据库的一部分，如新闻，体育，政治等信息将由相应的线程读取，最后结果将被聚集在一起。这可行吗？

也许。

但是，您的（无效）测试可能会让您误解多线程的好处。实际上，任何涉及读取或写入光盘的内容都受到光盘驱动器具有单个读/写＆＃34;头部＆＃34;它一次只能进行一次硬件级读写操作。操作系统或数据库系统可以通过各种技巧来提供更快性能的印象，但如果应用程序足够强大，那么就会碰壁。

简而言之，理论上可能只有有限的加速量。

Q4。多线程是否应仅用于CPU绑定程序？

没有。

但这并不意味着多线程应该用于所有事情。

它甚至不应该用于所有CPU绑定程序！

简单的概括不适用。它更复杂。

Answer 2

线程是一个协助并行执行的概念。很多时候我们看到CPU处于空闲状态，其处理速度远远超过人工或者小代码片段。当我们引入线程时，我们会尝试通过确保它有足够的指令集来执行来减少CPU的空闲时间。

让我们举个例子;

在每笔交易中，我们确实有一些预先＆amp; amp;在我们实际进入核心业务逻辑（由CPU执行）之前发布要遵循的基本步骤。在这些活动期间，CPU处于空闲状态。通过多线程，我们确保在实际处理一个线程的同时，另一个线程的前/后活动也同时执行，因此一旦第一个线程的处理结束，就可以采取第二个任务进行处理。

回到下一个问题，我们应该为基本功能而不是核心业务逻辑实现多线程，因为它可能会产生负面影响。

如果可能，我们总是尝试为昂贵的活动引入并行执行（这需要更多时间）。

是Java I / O绑定（或）CPU绑定中的多线程

2 个答案: