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java - 为什么虚拟线程（仅在短时间内休眠）会提高另一个线程的性能？

问题描述

我们使用ScheduledExecutorService.scheduleAtFixedRate每隔 100 毫秒执行一次 I/O 任务。（实际的 I/O 操作是由第三方库执行的，我们不知道里面到底发生了什么。）

有时跟上 100 毫秒的间隔会有一些问题，我们会退回到 500 毫秒。由于是 I/O，我们并不感到惊讶，但我们观察到了一个奇怪的行为：

如果特定线程运行，我们匹配 100 毫秒。如果这个线程没有运行，我们将回退到 500 毫秒。

特定线程的运行方法如下所示：

while(active){
  try {
    Thread.sleep(delay);
  } catch (InterruptedException e) {
    Thread.currentThread().interrupt();
    break;
  }
//some more stuff
}

基本上，当我们使用像 5 毫秒这样的短延迟时，我们会在库中获得更好的性能。当我们使用更长的延迟（例如 1000 毫秒）时，性能会明显变差。

它似乎也是特定于平台的，因为我们无法重现该问题（Java 8、Windows 10）。

我们所知道的是，这绝对是短暂的 sleep() 调用导致了改进，因为我们可以通过运行一个只在短时间内休眠的虚拟线程来解决这个问题。

任何解释都有助于理解正在发生的事情:-)

- - 编辑

更有趣的是：如果我们只为较短的睡眠间隔添加不是一个而是两个新线程，它会增加一点性能。没有第一个线程那么重要，但仍然像 20%。

--- 编辑 2

我们可以观察行为的系统：Intel Atom E3845 Windows 10

无法重现的系统：Intel i7-5820K Windows 10

我们无法查找源代码，但该库似乎是单线程运行的（没有创建新线程）并创建了一个 Socket 连接。

标签： javamultithreading

解决方案

这可能是一个多线程可见性问题（在不知道所涉及的源/库的情况下很难说）。

该示例基于 thread how-to-demonstrate-java-multithreading-visibility-problems中的代码。

执行以下代码将导致线程无限执行t。

public class Test extends Thread {

    boolean keepRunning = true;

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Test t = new Test();
        t.start();
        Thread.sleep(1000);
        t.keepRunning = false;
        System.out.println(System.currentTimeMillis() + ": keepRunning is false");
    }

    public void run() {
        int i = 0;
        while (keepRunning) {
            i++;
        }
        System.out.println("iterations: " + i);
    }
}

原因是线程t保持自己的本地状态keepRunning并且永远不会获得更新的状态。

如果将run方法修改为

public void run() {
    int i = 0;
    while (keepRunning) {
        i++;
        System.out.println(i);
    }
    System.out.println("iterations: " + i);
}

例如，它以

...
111955
111956
iterations: 111956
1582797899956: keepRunning is false

问：这个附加println语句如何改变行为？A: System.outis aPrintStream并且println方法实现为

public void println(boolean x) {
    synchronized (this) {
        print(x);
        newLine();
    }
}

该synchronized块导致线程本地状态和主内存之间的同步。

当您改用 a 时会发生类似的效果Thread.sleep(delay)。

public void run() {
    int i = 0;
    while (keepRunning) {
        i++;
        try {
            Thread.sleep(5);
        } catch(InterruptedException e) {
            System.out.println("interrupted");
            Thread.currentThread().interrupt();
        }
    }
    System.out.println("iterations: " + i);
}

示例输出

1582798987660: keepRunning is false
iterations: 197

您可以尝试用语句替换 the Thread.sleep(delay)，System.out.println()看看这是否会产生类似的效果。那么它很可能与上面的例子有关。

编辑为了强制线程t获取更新的状态，keepRunning可以将变量声明为volatile.

公共类测试扩展线程{

volatile boolean keepRunning = true;

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    Test t = new Test();
    t.start();
    Thread.sleep(1000);
    t.keepRunning = false;
    System.out.println(System.currentTimeMillis() + ": keepRunning is false");
}

public void run() {
    int i = 0;
    while (keepRunning) {
        i++;
    }
    System.out.println("iterations: " + i);
}

}

示例输出

iterations: 1726941412
1582799612746: keepRunning is false

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