Java 多线程带来的性能提升非常小

Question

我想学习并行编程以加速算法并选择了 Java。
我编写了两个函数来对数组中的 long 整数求和 - 一个简单地遍历数组，第二个 - 将数组分成多个部分并在单独的线程中对各个部分求和。

我预计使用两个线程将速度提高大约 2 倍是合乎逻辑的。然而，我得到的只是 24% 的加速。此外，使用更多线程，与两个线程相比，我没有得到任何改进(可能少于 1%)。我知道应该有线程创建/加入开销，但我想它不应该那么大。

您能否解释一下，我遗漏了什么或代码中的错误在哪里？ 这是代码:

import java.util.concurrent.ThreadLocalRandom;


public class ParallelTest {


public static long sum1 (long[] num, int a, int b) {
    long r = 0;
    while (a < b) {
        r += num[a];
        ++a;
    }
    return r;
}

public static class SumThread extends Thread {
    private long num[];
    private long r;
    private int a, b;

    public SumThread (long[] num, int a, int b) {
        super();
        this.num = num;
        this.a = a;
        this.b = b;
    }

    @Override
    public void run () {
        r = ParallelTest.sum1(num, a, b);
    }

    public long getSum () {
        return r;
    }
}


public static long sum2 (long[] num, int a, int b, int threadCnt) throws InterruptedException {
    SumThread[] th = new SumThread[threadCnt];
    int i = 0, c = (b - a + threadCnt - 1) / threadCnt;

    for (;;) {
        int a2 = a + c;
        if (a2 > b) {
            a2 = b;
        }
        th[i] = new SumThread(num, a, a2);
        th[i].start();
        if (a2 == b) {
            break;
        }
        a = a2;
        ++i;
    }

    for (i = 0; i < threadCnt; ++i) {
        th[i].join();
    }
    long r = 0;
    for (i = 0; i < threadCnt; ++i) {
        r += th[i].getSum();
    }
    return r;
}

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    final int N = 230000000;
    long[] num = new long[N];

    for (int i = 0; i < N; ++i) {
        num[i] = ThreadLocalRandom.current().nextLong(1, 9999);
    }

    // System.out.println(Runtime.getRuntime().availableProcessors());

    long timestamp = System.nanoTime();
    System.out.println(sum1(num, 0, num.length));
    System.out.println(System.nanoTime() - timestamp);

    for (int n = 2; n <= 4; ++n) {
        timestamp = System.nanoTime();
        System.out.println(sum2(num, 0, num.length, n));
        System.out.println(System.nanoTime() - timestamp);
    }


}
}

编辑:我有 4 核(8 线程)的 i7 处理器。 代码给出的输出是:

1149914787860
175689196
1149914787860
149224086
1149914787860
147709988
1149914787860
138243999

Answer 1

该程序可能是主内存带宽受限于只有两个线程，因为它是一个小循环，它获取数据的速度几乎与 ram 向处理器提供数据的速度一样快。