各种同步方法性能比较（synchronized,ReentrantLock,Atomic）

5.0的多线程任务包对于同步的性能方面有了很大的改进，在原有synchronized关键字的基础上，又增加了ReentrantLock，以及各种Atomic类。了解其性能的优劣程度，有助与我们在特定的情形下做出正确的选择。

总体的结论先摆出来：

synchronized：

在资源竞争不是很激烈的情况下，偶尔会有同步的情形下，synchronized是很合适的。原因在于，编译程序通常会尽可能的进行优化synchronize，另外可读性非常好，不管用没用过5.0多线程包的程序员都能理解。

ReentrantLock:

ReentrantLock提供了多样化的同步，比如有时间限制的同步，可以被Interrupt的同步（synchronized的同步是不能Interrupt的）等。在资源竞争不激烈的情形下，性能稍微比synchronized差点点。但是当同步非常激烈的时候，synchronized的性能一下子能下降好几十倍。而ReentrantLock确还能维持常态。

Atomic:

和上面的类似，不激烈情况下，性能比synchronized略逊，而激烈的时候，也能维持常态。激烈的时候，Atomic的性能会优于ReentrantLock一倍左右。但是其有一个缺点，就是只能同步一个值，一段代码中只能出现一个Atomic的变量，多于一个同步无效。因为他不能在多个Atomic之间同步。

所以，我们写同步的时候，优先考虑synchronized，如果有特殊需要，再进一步优化。ReentrantLock和Atomic如果用的不好，不仅不能提高性能，还可能带来灾难。

先贴测试结果：再贴代码（Atomic测试代码不准确，一个同步中只能有1个Actomic，这里用了2个，但是这里的测试只看速度）

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round:100000 thread:5

Sync = 35301694

Lock = 56255753

Atom = 43467535

==========================

round:200000 thread:10

Sync = 110514604

Lock = 204235455

Atom = 170535361

==========================

round:300000 thread:15

Sync = 253123791

Lock = 448577123

Atom = 362797227

==========================

round:400000 thread:20

Sync = 16562148262

Lock = 846454786

Atom = 667947183

==========================

round:500000 thread:25

Sync = 26932301731

Lock = 1273354016

Atom = 982564544

Java代码

package test.thread;

import static java.lang.System.out;

import java.util.Random;

import java.util.concurrent.BrokenBarrierException;

import java.util.concurrent.CyclicBarrier;

import java.util.concurrent.ExecutorService;

import java.util.concurrent.Executors;

import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong;

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class TestSyncMethods {

public static void test(int round,int threadNum,CyclicBarrier cyclicBarrier){

new SyncTest("Sync",round,threadNum,cyclicBarrier).testTime();

new LockTest("Lock",round,threadNum,cyclicBarrier).testTime();

new AtomicTest("Atom",round,threadNum,cyclicBarrier).testTime();

}

public static void main(String args[]){

for(int i=0;i<5;i++){

int round=100000*(i+1);

int threadNum=5*(i+1);

CyclicBarrier cb=new CyclicBarrier(threadNum*2+1);

out.println("==========================");

out.println("round:"+round+" thread:"+threadNum);

test(round,threadNum,cb);

}

}

}

class SyncTest extends TestTemplate{

public SyncTest(String _id,int _round,int _threadNum,CyclicBarrier _cb){

super( _id, _round, _threadNum, _cb);

}

@Override

/**

* synchronized关键字不在方法签名里面，所以不涉及重载问题

*/

synchronized long getValue() {

return super.countValue;

}

@Override

synchronized void sumValue() {

super.countValue+=preInit[index++%round];

}

}

class LockTest extends TestTemplate{

ReentrantLock lock=new ReentrantLock();

public LockTest(String _id,int _round,int _threadNum,CyclicBarrier _cb){

super( _id, _round, _threadNum, _cb);

}

/**

* synchronized关键字不在方法签名里面，所以不涉及重载问题

*/

@Override

long getValue() {

try{

lock.lock();

return super.countValue;

}finally{

lock.unlock();

}

}

@Override

void sumValue() {

try{

lock.lock();

super.countValue+=preInit[index++%round];

}finally{

lock.unlock();

}

}

}

class AtomicTest extends TestTemplate{

public AtomicTest(String _id,int _round,int _threadNum,CyclicBarrier _cb){

super( _id, _round, _threadNum, _cb);

}

@Override

/**

* synchronized关键字不在方法签名里面，所以不涉及重载问题

*/

long getValue() {

return super.countValueAtmoic.get();

}

@Override

void sumValue() {

super.countValueAtmoic.addAndGet(super.preInit[indexAtomic.get()%round]);

}

}

abstract class TestTemplate{

private String id;

protected int round;

private int threadNum;

protected long countValue;

protected AtomicLong countValueAtmoic=new AtomicLong(0);

protected int[] preInit;

protected int index;

protected AtomicInteger indexAtomic=new AtomicInteger(0);

Random r=new Random(47);

//任务栅栏，同批任务，先到达wait的任务挂起，一直等到全部任务到达制定的wait地点后，才能全部唤醒，继续执行

private CyclicBarrier cb;

public TestTemplate(String _id,int _round,int _threadNum,CyclicBarrier _cb){

this.id=_id;

this.round=_round;

this.threadNum=_threadNum;

cb=_cb;

preInit=new int[round];

for(int i=0;i<preInit.length;i++){

preInit[i]=r.nextInt(100);

}

}

abstract void sumValue();

/*

* 对long的操作是非原子的，原子操作只针对32位

* long是64位，底层操作的时候分2个32位读写，因此不是线程安全

*/

abstract long getValue();

public void testTime(){

ExecutorService se=Executors.newCachedThreadPool();

long start=System.nanoTime();

//同时开启2*ThreadNum个数的读写线程

for(int i=0;i<threadNum;i++){

se.execute(new Runnable(){

public void run() {

for(int i=0;i<round;i++){

sumValue();

}

//每个线程执行完同步方法后就等待

try {

cb.await();

} catch (InterruptedException e) {

// TODO Auto-generated catch block

e.printStackTrace();

} catch (BrokenBarrierException e) {

// TODO Auto-generated catch block

e.printStackTrace();

}

}

});

se.execute(new Runnable(){

public void run() {

getValue();

try {

//每个线程执行完同步方法后就等待

cb.await();

} catch (InterruptedException e) {

// TODO Auto-generated catch block

e.printStackTrace();

} catch (BrokenBarrierException e) {

// TODO Auto-generated catch block

e.printStackTrace();

}

}

});

}

try {

//当前统计线程也wait,所以CyclicBarrier的初始值是threadNum*2+1

cb.await();

} catch (InterruptedException e) {

// TODO Auto-generated catch block

e.printStackTrace();

} catch (BrokenBarrierException e) {

// TODO Auto-generated catch block

e.printStackTrace();

}

//所有线程执行完成之后，才会跑到这一步

long duration=System.nanoTime()-start;

out.println(id+" = "+duration);

}

}