Java - 同步方法导致程序大规模减速

Question

我正在尝试了解线程和同步.我做了这个测试程序:

public class Test {
    static List<Thread> al = new ArrayList<>();

    public static void main(String[] args) throws IOException, InterruptedException {
        long startTime = System.currentTimeMillis();

        al.add(new Thread(() -> fib1(47)));
        al.add(new Thread(() -> fib2(47)));

        for (Thread t : al)
            t.start();
        for (Thread t: al)
            t.join();

        long totalTime = System.currentTimeMillis() - startTime;
        System.out.println(totalTime);
    }

    public static synchronized int fib1(int x) {
        return x <= 2 ? 1 : fib1(x-2) + fib1(x-1);
    }

    public static synchronized int fib2(int x) {
        return x <= 2 ? 1 : fib2(x-2) + fib2(x-1);
    }
}

这个程序大约需要273秒才能完成,但是如果我删除了synchronized它,它会在7秒内完成.是什么导致这种巨大的差异

编辑:我知道我正在使用一种非常慢的算法来计算斐波纳契数.而且我也知道线程不共享资源,因此这些方法不需要同步.然而,这只是一个测试程序,我试图弄清楚如何synchronized工作,我故意选择一个慢速算法,所以我可以测量所用的时间,以毫秒为单位.

Answer 1

你的程序并没有卡住——只是速度非常慢。这是由于两个原因：

1. 算法复杂度

正如其他人和您自己所提到的，计算斐波那契数的方式非常慢，因为它一遍又一遍地计算相同的值。使用较小的输入会将运行时间降低到合理的值。但这不是你的问题。

2. 同步

这会通过两种方式减慢你的程序：

首先，创建方法synchronized不是必需的，因为它们不会修改方法本身之外的任何内容。事实上，它阻止两个线程同时运行，因为这些方法static因此阻止两个线程同时位于其中任何一个线程中。因此，您的代码实际上仅使用一个线程，而不是两个线程。

还给synchronized方法增加了显着的开销，因为它需要在进入方法时获取锁 - 或者至少检查当前线程是否已经拥有锁。这些操作非常昂贵，并且每次输入其中一种方法时都必须执行这些操作。由于递归的原因，这种情况经常发生，因此对程序性能产生了极大的影响。

有趣的是，当您仅使用单个线程运行它时，即使方法是synchronized. 原因是 JVM 进行的运行时优化。如果您只使用一个线程，JVM 可以优化检查，synchronized因为不会发生冲突。synchronized这会显着减少运行时间 - 但由于从“冷代码”开始和一些剩余的运行时间检查，因此并不完全达到没有它应有的值。另一方面，当使用 2 个线程运行时，JVM 无法进行此优化，因此留下了synchronized导致代码非常慢的昂贵操作。

顺便说一句：fib1 和 fib2 相同，删除其中一个