synchronized vs ReentrantLock vs AtomicInteger 执行时间答案

【问题标题】：synchronized vs ReentrantLock vs AtomicInteger execution timesynchronized vs ReentrantLock vs AtomicInteger 执行时间
【发布时间】：2014-02-01 20:47:07
【问题描述】：

我可以看到 ReentrantLock 比 synchronized 快 50% 左右，AtomicInteger 快 100%。为什么这三种同步方法的执行时间会有如此大的差异：synchronized 块、ReentrantLock 和 AtomicInteger（或 Atomic 包中的任何类）。

除了这些之外，还有其他流行和扩展的同步方法吗？

【问题讨论】：

您究竟是如何获得这些性能数据的？由于 JIT 和 GC，Java 中的微基准测试非常棘手。您很容易得到误导性结果。
我认为你的意思是 java.util.concurrent 包
我只是使用System.nanoTime()，这不是一个详尽的测试，我给出的百分比只是指示性的。
除了这些之外，还有其他流行和扩展的同步方法吗？ - 是的 - 在 Java 8 中有 StampedLock。

标签： java multithreading concurrency synchronization mutex

【解决方案1】：

AtomicInteger 在您的硬件上比其他两种同步方法快得多，因为它是无锁的。在 CPU 为无锁并发提供基本设施的架构上，AtomicInteger 的操作完全在硬件中执行，关键通常采用单个 CPU 指令。相比之下，ReentrantLock 和 synchronized 使用多条指令来执行它们的任务，因此您会看到与它们相关的一些相当大的开销。

【讨论】：

无锁是什么意思？
@dabadaba 表示对AtomicInteger的操作不会无限期阻塞其他线程，让你的线程作为一个组总是有一些进展。
所以或多或少意味着它不能与其他线程一起工作，而是在另一个层面，在硬件层面？
@dabadaba 好吧，锁最终也会在硬件级别进行处理。不同之处在于两者如何使用硬件来实现其结果。比如说，AtomicInteger 的incrementAndGet 发出一条 CPU 指令，用增加的值替换旧值，并取回旧值。然后它检查旧值与它期望看到的值。通常，此检查会立即成功。如果不成功，代码会循环返回，并尝试再次执行相同的操作，直到成功。这里不涉及等待或交还控制 - 您的线程认为它是单独存在的。

【解决方案2】：

许多因素会影响这一点。

Java 的版本。 Java 5.0 的 ReentrantLock 速度要快得多，Java 7 没那么快
争用级别。在竞争率较低的情况下，同步的效果最好（通常锁定也是如此）。 ReentrantLock 在争用率较高的情况下效果更好。 YMWV
JIT 可以做多少优化。 JIT 优化以 ReentrantLOck 不同步的方式同步。如果这不可能，您将看不到优势。
synchronized 在其操作中是免费的。 ReentrantLock 会产生垃圾，使其变慢并根据使用方式触发 GC。

AtomicInteger 使用与锁定相同的原语，但会忙于等待。 CompareAndSet 也称为 CompareAndSwap，即它的作用要简单得多（而且也更有限）

ConcurrentXxxx、CopyOnWriteArrayXxxx 集合非常流行。这些提供并发而不需要直接使用锁（在某些情况下根本不需要锁）

【讨论】：

争用是什么意思？您的回答符合 ReentrantLock 比同步慢，我在结果中看到了相反的情况，请再次查看我的帖子。或者我误解了你的回答。
@dabadaba 是的，有时 ReentrantLock 更快，有时更慢。这完全取决于我上面列出的因素。甚至您的 CPU 架构也可以有所作为。我已经看到了在不同型号的 CPU 上运行相同 JVM 的相同代码（在 PC 上和另一台笔记本电脑上）的示例，在哪个更快时得到明显不同的结果。
@dabadaba 争用意味着有多少 CPU 试图同时使用相同的资源。每个资源只使用一个线程来尝试您的测试。
我对多线程的性能感兴趣，而不是单线程；但是谢谢，我一定会检查一下并查看结果。但一般来说，考虑到多线程（嗯，我的意思是，每个处理器核心一个线程 => 高争用率？），ReentrantLock 会更快吗？
你完全没有抓住重点。想想你的系统中有多少可锁定的对象。想想你有多少个 CPU。这意味着一般来说，您有一些很热的锁，但大多数都很冷，甚至是纯单线程的。

【解决方案3】：

我认为您在评估这 3 个元素进行比较时犯了一个常见错误。

基本上，与同步密钥相比，当您同步块时，ReentrantLock 可以让您更加灵活。 Atomic 是采用基于 CAS（比较和交换）的不同方法来管理并发上下文中的更新的东西。

我建议你深入阅读 Java 平台的并发圣经。

Java Concurrency in Practice - Brian Göetz, Tim Peierls, Joshua Bloch, Joseph Bowbeer, David Holmes & Doug Lea

对并发有深入的了解，知道一门语言可以为您提供什么来解决并发问题和利用多线程，这两者之间有很大的不同。

在性能方面，取决于当前的场景。

【讨论】：