[转]Map四种同步方式的性能比较

[转]Map四种同步方式的性能比较

如果需要使 Map 线程安全,大致有这么四种方法:

 

1、使用 synchronized 关键字,这也是最原始的方法。代码如下

Java代码

synchronized(anObject)  

{  

    value = map.get(key);  

} 

Java代码 

synchronized(anObject)  

{  

    value = map.get(key);  

} 

 

 

JDK1.2 提供了 Collections.synchronizedMap(originMap) 方法,同步方式其实和上面这段代码相同。

 

2、使用 JDK1.5 提供的锁(java.util.concurrent.locks.Lock)。代码如下

Java代码

      lock.lock();  

      value = map.get(key);  

lock.unlock(); 

Java代码 

      lock.lock();  

      value = map.get(key);  

lock.unlock(); 

 

 

3、实际应用中,可能多数操作都是读操作,写操作较少。针对这种情况,可以使用 JDK1.5 提供的读写锁(java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock)。代码如下

Java代码

rwlock.readLock().lock();  

value = map.get(key);  

rwlock.readLock().unlock(); 

Java代码 

rwlock.readLock().lock();  

value = map.get(key);  

rwlock.readLock().unlock(); 

 

 

这样两个读操作可以同时进行,理论上效率会比方法 2 高。

 

4、使用 JDK1.5 提供的 java.util.concurrent.ConcurrentHashMap 类。该类将 Map 的存储空间分为若干块,每块拥有自己的锁,大大减少了多个线程争夺同一个锁的情况。代码如下

Java代码

      value = map.get(key); //同步机制内置在 get 方法中 

Java代码 

value = map.get(key); //同步机制内置在 get 方法中 

 

 

 

写了段测试代码,针对这四种方式进行测试,结果见附图。测试内容为 1 秒钟所有 get 方法调用次数的总和。为了比较,增加了未使用任何同步机制的情况(非安全!)。理论上,不同步应该最快。

 

我的 CPU 是双核的(Core 2 Duo E6300),因此太多线程也没啥意义,所以只列出了单线程、两个线程和五个线程的情况。更多线程时,CPU 利用率提高,但增加了线程调度的开销,测试结果与五个线程差不多。

 

从附图可以看出:

 

1、不同步确实最快,与预期一致。

2、四种同步方式中,ConcurrentHashMap 是最快的,接近不同步的情况。

3synchronized 关键字非常慢,比使用锁慢了两个数量级。真是大跌眼镜,我很迷惑为什会 synchronized 慢到这个程度。

4、使用读写锁的读锁,比普通所稍慢。这个比较意外,可能硬件或测试代码没有发挥出读锁的全部功效。

 

结论:

 

1、如果 ConcurrentHashMap 够用,则使用 ConcurrentHashMap

2、如果需自己实现同步,则使用 JDK1.5 提供的锁机制,避免使用 synchronized 关键字。

 

 

 
package com.example.thread;
import
 java.util.Map;
import  java.util.Random;
 
public   class  MapTest {
      
public   static   final   int  THREAD_COUNT  =   1 ;
      
public   static   final   int  MAP_SIZE  =   1000 ;
      
public   static   final   int  EXECUTION_MILLES  =   1000 ;
      
public   static   final   int [] KEYS  =   new   int [ 100 ];
 
      
public   static   void  main(String[] args)  throws  Exception {
           
//  初始化
           Random rand  =   new  Random();
           
for  ( int  i  =   0 ; i  <  KEYS.length;  ++ i) {
                 KEYS[i] 
=  rand.nextInt();
           }
 
           
//  创建线程
            long  start  =  System.currentTimeMillis();
           Thread[] threads 
=   new  Thread[THREAD_COUNT];
           
for  ( int  i  =   0 ; i  <  THREAD_COUNT;  ++ i) {
                 
// threads[i] = new UnsafeThread(); //  7445176(1015ms)
                 
// threads[i] = new SynchronizedThread(); //  5015406(1000ms)
                 
// threads[i] = new LockThread();  //  4626827(1016ms)
                 
//  threads[i] = new ReadLockThread();  //  3997433(1015ms) 2
                  threads[i]  =   new  ConcurrentThread();  //  6458753(1016ms)
                 threads[i].start();
           }
 
           
//  等待其它线程执行若干时间
           Thread.sleep(EXECUTION_MILLES);
 
           
//  统计 get 操作的次数
            long  sum  =   0 ;
           
for  ( int  i  =   0 ; i  <  THREAD_COUNT;  ++ i) {
                 sum 
+=  threads[i].getClass().getDeclaredField( " count " ).getLong(threads[i]);
           }
           
long  millisCost  =  System.currentTimeMillis()  -  start;
           System.out.println(sum 
+   " ( "   +  (millisCost)  +   " ms) " );
           System.exit(
0 );
 
      }
 
      
public   static   void  fillMap(Map < Integer, Integer >  map) {
           Random rand 
=   new  Random();
 
           
for  ( int  i  =   0 ; i  <  MAP_SIZE;  ++ i) {
                 map.put(rand.nextInt(), rand.nextInt());
           }
      }
}
 
 
package  com.example.thread;
 
import  java.util.HashMap;
import  java.util.Map;
 
 
public   class  UnsafeThread  extends  Thread{
      
private   static  Map < Integer, Integer >  map  =   new  HashMap < Integer, Integer > ();
      
public   long  count  =   0 ;
 
      
static  {
           MapTest.fillMap(map);
      }
 
      
public   void  run() {
           
for  (;;) {
                 
int  index  =  ( int ) (count  %  MapTest.KEYS.length);
                 map.get(MapTest.KEYS[index]);
                 
++ count;
           }
      }
}
 
package  com.example.thread;
 
import  java.util.HashMap;
import  java.util.Map;
 
public   class  SynchronizedThread  extends  Thread {
 
      
private   static  Map < Integer, Integer >  map  =   new  HashMap < Integer, Integer > ();
      
public   long  count  =   0 ;
 
      
static  {
           MapTest.fillMap(map);
      }
 
      
public   void  run() {
           
for  (;;) {
                 
int  index  =  ( int ) (count  %  MapTest.KEYS.length);
                 
//  synchronized (SynchronizedThread.class) {
                  synchronized  ( new  Integer(MapTest.KEYS[index])) {
                      map.get(MapTest.KEYS[index]);
                 }
                 
++ count;
           }
      }
}
 
package  com.example.thread;
 
import  java.util.HashMap;
import  java.util.Map;
import  java.util.concurrent.locks.Lock;
import  java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
 
 
public   class  LockThread   extends  Thread  {
      
private   static  Map < Integer, Integer >  map  =   new  HashMap < Integer, Integer > ();
      
private   static  Lock lock  =   new  ReentrantLock();
      
public   long  count  =   0 ;
 
      
static  {
            MapTest.fillMap(map);
      }
 
      
public   void  run() {
           
for  (;;) {
                 
int  index  =  ( int ) (count  %  MapTest.KEYS.length);
                 lock.lock();
                 map.get(MapTest.KEYS[index]);
                 lock.unlock();
                 
++ count;
           }
      }
}
 
package  com.example.thread;
 
import  java.util.HashMap;
import  java.util.Map;
import  java.util.concurrent.locks.Lock;
import  java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;
 
 
public   class  ReadLockThread   extends  Thread {
      
private   static  Map < Integer, Integer >  map  =   new  HashMap < Integer, Integer > ();
      
private   static  Lock lock  =   new  ReentrantReadWriteLock().readLock();
      
public   long  count  =   0 ;
 
      
static  {
           MapTest.fillMap(map);
      }
 
      
public   void  run() {
           
for  (;;) {
                 
int  index  =  ( int ) (count  %  MapTest.KEYS.length);
                 lock.lock();
                 map.get(MapTest.KEYS[index]);
                 lock.unlock();
                 
++ count;
           }
      }
}
 
package  com.example.thread;
 
import  java.util.Map;
import  java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
 
 
public   class  ConcurrentThread  extends  Thread {
      
private   static  Map < Integer, Integer >  map  =   new  ConcurrentHashMap < Integer, Integer > ();
      
public   long  count  =   0 ;
 
      
static  {
           MapTest.fillMap(map);
      }
 
      
public   void  run() {
           
for  (;;) {
                 
int  index  =  ( int ) (count  %  MapTest.KEYS.length);
                 map.get(MapTest.KEYS[index]);
                 
++ count;
           }
      }
}

 


 

 

 

 

 

 

 

 

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