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我想写一个 Eratosthenes 的筛子,它可以使用特定数量的线程。我发现它将以下列方式工作:对于最多 17 个线程的 2 个线程。线程 1 需要 2,并开始从列表中删除 2 的倍数。Parallel Thread-2 需要 3 并且执行相同的操作。之后,Thread-1 需要 5(因为 List 中没有 4),Thread-2 需要 7,依此类推,直到它们结束。我写了以下代码:

private List<Integer> array = new ArrayList<Integer>();
private List<Integer> results = new ArrayList<Integer>();
public synchronized void run(){
    while(array.size() > 0){
        Integer tmp = array.get(0);
        for(int i = 1; i < array.size(); i++){
            if( (array.get(i).intValue() % tmp.intValue()) == 0)
                array.remove(i);
        }
        results.add(array.get(0));
        array.remove(0);
    }
}

public void setArray(int x){
    for(int i = 2; i < x; i++)
        array.add(Integer.valueOf(i));
}
public void printArray(){
    for(Integer i: results){
        System.out.println(i);
    }
}

此代码有效,但我在我的主类中添加了时间测量“工具”:

ThreadTask task = new ThreadTask();
task.setArray(5000);
Long beg = new Date().getTime();
for(int i = 0; i < 3;i++){
    new Thread(task).start();
}
Long sleep = 1000L;
Thread.sleep(sleep);// I am sleeping main thread to wait until other Threads are done
task.printArray();
System.out.println("Time is "+(new Date().getTime()-beg-sleep));

问题是使用 2 个线程运行它比使用 1 个线程运行慢,并且 3 个线程比 2 个线程慢。谁能解释一下,为什么?

编辑:

有一件很重要的事情。我不需要尽可能快地完成它。出于一个原因,我需要它在线程上工作。我的老师想比较运行同一程序与 1、2 .. n 线程的运行时间。结果应如下图所示

编辑2:

我已将代码重写为以下

private HashMap<Integer,Boolean> array = new HashMap<Integer,Boolean>();
private int counter = 1;
private int x;
public void run(){
    while(counter < x-1){
        do{
            counter++;
        }
        while( array.get(counter));
        int tmp = counter;
        for(int i = tmp; i < array.size(); i+=tmp){
            if( i!= tmp)
                array.put(i,true);
        }
        try{
        Thread.sleep(0L, 1);
        }
        catch (Exception e){}
    }
}

public void setArray(int x){
    this.x = x;
    for(int i = 2; i < x; i++)
        array.put(i, false);
}
public void printArray(){

    for(int i = 2; i < array.size();i++){
        if( !array.get(i))
        System.out.println(i);

    }
}

现在它使用 HashMap,它是这样工作的:

  1. 用从 2 到 n 的键和假值填充 HashMap。
  2. 新线程进入基于counter变量的 while 循环。Counter表示当前键。
  3. 在乞求时增加计数器,这样新线程就不会对counter较早启动的线程进行操作。
  4. counter值放入临时变量tmp中,这样即使另一个线程增加,我们也可以工作counter
  5. i通过递增(tmp实际上是在 i 的倍数上跳跃)遍历 HashMap并将它们的值设置为true
  6. 在 print 方法中,所有具有true值的键都会被忽略。增加时也会counter跳过它们。

问题是它在使用更多线程时仍然工作得更慢。现在怎么了?

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1 回答 1

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这个错误比我最初想象的要简单。你所有的线程都在做同样的事情,所以每个线程都做更多的工作。为了使多线程程序更快地工作,您必须划分工作,这些工作必须同时执行。


当您有一个线程访问数据结构时,它可以在一个内核的最快缓存中,使用多个线程并且它们需要协调它们的动作并且由于大部分工作是更新数据结构,所以很多时间是作为开销而丢失。即使您的数据结构不是线程安全的并且可能具有损坏的结果,情况也是如此。

顺便说一句,更新 ArrayList 非常昂贵,并且使用集合对象也是开销。

使用 BitSet 和一个线程,您将获得更快的结果。

public class BitSetSieveMain {
    private final BitSet set;
    private final int size;

    public BitSetSieveMain(int x) {
        size = x + 1;
        set = new BitSet(size);
        set.flip(2, size);
    }

    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            long start = System.nanoTime();
            BitSetSieveMain bitSetSieveMain = new BitSetSieveMain(5000);
            bitSetSieveMain.sieve();
            long time = System.nanoTime() - start;
            System.out.println(time / 1000 + " micro-seconds to perform " + bitSetSieveMain);
        }
    }

    public void sieve() {
        int i = 2;
        do {
            for (int j = i*2; j < size; j += i)
                set.clear(j);
            i = set.nextSetBit(i+1);
        } while (i > 0);
    }

    public String toString() {
        return set.toString();
    }
}

最后打印

87 微秒执行 {2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 29, 31, 37, 41, 43, 47, 53, 59, 61, 67, 71, 73, 79 , 83, 89, 97, 101, 103, 107, 109, 113, 127, 131, 137, 139, 149, 151, 157, 163, 167, 173, 179, 181, 191, 193, 197, 199, 211 , 223, 227, 229, 233, 239, 241, 251, 257, 263, 269, 271, 277, 281, 283, 293, 307, 311, 313, 317, 331, 337, 347, 349, 353, 359 , 367, 373, 379, 383, 389, 397, 401, 409, 419, 421, 431, 433, 439, 443, 449, 457, 461, 463, 467, 479, 487, 491, 499, 503, 509 , 521, 523, 541, 547, 557, 563, 569, 571, 577, 587, 593, 599, 601, 607, 613, 617, 619, 631, 641, 643, 647, 653, 659, 661, 673 , 677, 683, 691, 701, 709, 719, 727, 733, 739, 743, 751, 757, 761, 769, 773, 787, 797, 809, 811, 821, 823, 827, 829, 839, 853 , 857, 859, 863, 877, 881, 883, 887, 907, 911, 919, 929, 937, 941, 947, 953, 967, 971, 977, 983, 991, 997, 1009, 1013, 1019,1021, 1031, 1033, 1039, 1049, 1051, 1061, 1063, 1069, 1087, 1091, 1093, 1097, 1103, 1109, 1117, 1123, 1129, 1151, 1153, 1163, 1171, 1181, 1187, 1193, 1201, 1213, 1217, 1223, 1229, 1231, 1237, 1249, 1259, 1277, 1279, 1283, 1289, 1291, 1297, 1301, 1303, 1307, 1319, 1321, 1327, 1361, 1367, 1373, 1381, 1399, 1409, 1423, 1427, 1429, 1433, 1439, 1447, 1451, 1453, 1459, 1471, 1481, 1483, 1487, 1489, 1493, 1499, 1511, 1523, 1531, 1543, 1549, 1553, 1559, 1567, 1571, 1579, 1583, 1597, 1601, 1607, 1609, 1613, 1619, 1621, 1627, 1637, 1657, 1663, 1667, 1669, 1693, 1697, 1699, 1709, 1721, 1723, 1733, 1741, 1747, 1753, 1759, 1777, 1783, 1787, 1789, 1801, 1811, 1823, 1831, 1847, 1861, 1867, 1871, 1873, 1877, 1879, 1889, 1901, 1907, 1913, 1931, 1933, 1949, 1951, 1973, 1979, 1987, 1993, 1997, 1999, 2003, 2011, 2017, 2027, 2029, 2039, 2053, 2063, 2069, 2081, 2083,2087, 2089, 2099, 2111, 2113, 2129, 2131, 2137, 2141, 2143, 2153, 2161, 2179, 2203, 2207, 2213, 2221, 2237, 2239, 2243, 2251, 2267, 2269, 2273, 2281, 2287, 2293, 2297, 2309, 2311, 2333, 2339, 2341, 2347, 2351, 2357, 2371, 2377, 2381, 2383, 2389, 2393, 2399, 2411, 2417, 2423, 2437, 2441, 2447, 2459, 2467, 2473, 2477, 2503, 2521, 2531, 2539, 2543, 2549, 2551, 2557, 2579, 2591, 2593, 2609, 2617, 2621, 2633, 2647, 2657, 2659, 2663, 2671, 2677, 2683, 2687, 2689, 2693, 2699, 2707, 2711, 2713, 2719, 2729, 2731, 2741, 2749, 2753, 2767, 2777, 2789, 2791, 2797, 2801, 2803, 2819, 2833, 2837, 2843, 2851, 2857, 2861, 2879, 2887, 2897, 2903, 2909, 2917, 2927, 2939, 2953, 2957, 2963, 2969, 2971, 2999, 3001, 3011, 3019, 3023, 3037, 3041, 3049, 3061, 3067, 3079、3083、3089、3109、3119、3121、3137、3163、3167、3169、3181、3187、3191、3203、3209、3217、3221、3229、3251, 3253, 3257, 3259, 3271, 3299, 3301, 3307, 3313, 3319, 3323, 3329, 3331, 3343, 3347, 3359, 3361, 3371, 3373, 3389, 3391, 3407, 3413, 3433, 3449, 3457, 3461, 3463, 3467, 3469, 3491, 3499, 3511, 3517, 3527, 3529, 3533, 3539, 3541, 3547, 3557, 3559, 3571, 3581, 3583, 3593, 3607, 3613, 3617, 3623, 3631, 3637, 3643, 3659, 3671, 3673, 3677, 3691, 3697, 3701, 3709, 3719, 3727, 3733, 3739, 3761, 3767, 3769, 3779, 3793, 3797, 3803, 3821, 3823, 3833, 3847,3851,3853,3863,3877,3881,3889,3907,3911,3917,3917,3919,3923,3929,3931,3943,3943,3947 4049, 4051, 4057, 4073, 4079, 4091, 4093, 4099, 4111, 4127, 4129, 4133, 4139, 4153, 4157, 4159, 4177, 4201, 4211, 4217, 4219, 4229, 4231, 4241, 4243, 4253、4259、4261、4271、4273、4283、4289、4297、4327、4337、4339、4349、4357、4363、4373、4391、4397、4409、4421, 4423, 4441, 4447, 4451, 4457, 4463, 4481, 4483, 4493, 4507, 4513, 4517, 4519, 4523, 4547, 4549, 4561, 4567, 4583, 4591, 4597, 4603, 4621, 4637, 4639, 4643, 4649, 4651, 4657, 4663, 4673, 4679, 4691, 4703, 4721, 4723, 4729, 4733, 4751, 4759, 4783, 4787, 4789, 4793, 4799, 4801, 4813, 4817, 4831, 4861、4871、4877、4889、4903、4909、4919、4931、4933、4937、4943、4951、4957、4967、4969、4973、4987、4993、4999}

于 2013-09-03T21:10:20.470 回答