多线程程序在多核处理器下的表现测试

    一直以来都很相信，多线程程序在多核情况下比单线程程序有更优化的系统压力表现。

    一直以来也都没有具体的数据支持，这个优化的表现到底有多好的情况。

    今天，写了一个短小的程序，分别在xeon E5310 和core2 T5270上跑了一下，看到的结果很出乎我的预料。

   

    我的测试方法是这样的，首先，启动若干个线程，各线程执行若干时间的简单程序，在线程执行结束以后，等待若干时间后，使用单线程执行这个简单程序，在windows系统下，打开任务管理器的性能标签，根据执行期内的性能占用情况分析线程与多核处理器下的性能分解的关系。这个测试分别用10线程和100线程进行了测试。测试结果的截图是这样的：

 

core2 测试

 

xeon 10 线程测试

 

 

xeon 100 线程测试

 

 

    在上图中，第一张图片是core2的测试，core2的测试中，10线程和100线程的cpu占用情况是一致的，无论单线程和多线程，双核都被占用了80%以上的cpu。两个cpu核心最左边的一个小高峰是打开任务管理器时造成的，中间的高峰是多线程测试的结果，两个cpu核心右边的高峰时单线程测试的结果。

 

    第二张图片是xeon下10线程测试的结果，各cpu核心最左边的高峰是多线程测试的结果，两个cpu核心右边的高峰时单线程测试的结果。cpu核心表现中多线程测试占用了3个cpu核心，单线程测试中主要占用了2个cpu核心（中间间隔时间较短，且中间有其他线程性能干扰，第二个核心表现几乎连在一起了），最后一个处理器略有反应，单不明显。

 

    第三张图片是xeon下100线程的测试结果，处理器的表现于10线程下的表现基本一致（不同在原来多占用2、3核心，现在占用3、4核心）

 

    所以，我认为初步预计，多线程程序设计对intel的cpu下有帮助，但考虑到多线程本身压力大于单线程，排除cpu由于系统运算压力自主分配的因素外，java的多线程设计对程序压力分解的帮助不如想象中的明显，这可能与cpu的线程压力分配策略有关。

 

    另外，这个测试仅在windows下对intel的两种cpu进行了测试，其他情况不好预计，希望有机会能给补充进来。

 

 

 

最后，附上我的测试代码：

package com.icefox.test.mulcore;

import java.util.Date;

/**
 * 为测试多线程在多核，多cpu下的表现
 * 准备多线程程序长时间运行，然后查看系统性能，看看是否占用多个cpu平均分配
 * jdk为1.5
 * 
 * 结论：
 *     在双核intel core2 5270 1.4G处理器上测试，
 *     使用10线程和100线程测试，结果一致
 *     无论单线程还是多线程，反应类似，预计为没有为多线程做处理
 *     （结果截图在MulCoreTest_core_thread100.JPG）
 *     
 *     在四核双路intel xeon E5310 处理器上使用10线程和100线程测试，
 *     多线程占用3核心运算，单线程占用2核心运算
 *     预计为多线程对分处理器有帮助，但cpu分配不完全依赖线程，
 *     即使单线程，cpu仍可依照一定算法进行分配
 *     （结果截图在MulCoreTest_xeon_thread10.JPG   
 *       MulCoreTest_xeon_thread100.JPG)
 *       
 * 总结：
 *     初步预计，多线程程序设计对intel的cpu下有帮助，
 *     但排除cpu由于线程压力自主分配的因素外，
 *     java的多线程设计对程序压力分解的帮助不如想象中的明显，
 *     这可能与cpu的线程压力分配策略有关。
 * @author wjx
 *
 */
public class MulCoreTest {

	private int continueSecond;	// 线程持续时间，默认20秒
	
	public MulCoreTest(){
		continueSecond=20;
		
	}
	
	public MulCoreTest(int continueSecond){
		this.continueSecond = continueSecond;
	}
	
	public int getContinueSecond(){
		return this.continueSecond;
	}
	
	/**
	 * 线程测试方法，先执行指定时间的多线程，
	 * 再执行指定时间的单线程，
	 * 查看资源管理器，证明线程与cpu核心的关系
	 * @throws InterruptedException
	 */
	public void testThread() throws InterruptedException{
		
		/**
		 * 多线程执行
		 */
		System.out.println("Mul Thread run");
		for(int i=0;i<100;i++){
			new CustThread().start();
		}
		/**
		 * 休息30秒
		 */
		Thread.sleep((this.continueSecond+30)*1000);
		/**
		 * 单线程执行
		 */
		System.out.println("Single Thread run");
		testSingleThread();
	}
	
	/**
	 * @param args
	 * @throws InterruptedException 
	 */
	public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
		// TODO Auto-generated method stub
		MulCoreTest mul = new MulCoreTest();
		mul.testThread();
	}
	
	/**
	 * 单线程测试
	 *
	 */
	public void testSingleThread(){
		Date startTime = new Date();
		while(true){
			System.out.println("Single Thread");
			Date nowTime = new Date();
			if((nowTime.getTime()-startTime.getTime())/1000>continueSecond){
				break;
			}
		}
	}

}

	

 

 

 

 

package com.icefox.test.mulcore;

import java.util.Date;

/**
 * 一个定制的线程
 * @author wjx
 *
 */
public class CustThread extends Thread {

	private int continueSecond;		// 线程持续时间，单位：秒
	
	public CustThread(){
		continueSecond=20;
	}
	
	public CustThread(int continueSecond){
		this.continueSecond = continueSecond;
	}
	public void run(){
		Date startTime = new Date();
		while(true){
			System.out.println("Mul Thread Run:"+this.getId());
			Date nowTime = new Date();
			if((nowTime.getTime()-startTime.getTime())/1000>continueSecond){
				break;
			}
		}
	}
}

 

评论

12 楼 凤舞凰扬 2009-08-24  

   同楼主一样，我发现一件令我非常纳闷和崩溃的事。有个多线程程序（大概25个任务线程，20个工作线程，5个管理线程执行在两分钟内提交并2000个任务）在不同的机器上有非常大的差别。
   我的机器，P43.0E支持超线程，做这样的事情，CPU没有高过5%，而另外一台机器Core4600双核，CPU始终50%。两种的系统和运行环境一样（都是HP机器，XP系统，JDK1.6)。按道理讲，酷睿的的表现应该比P4好，但实际差别让人诧异！
   有哪位熟悉硬件一点的，可以解释解释

11 楼 ray_linn 2009-08-24  

理论上，开的线程数=CPU数。

多了，就是增加Switch时间。

10 楼 570145440 2009-08-24  

mikewang 写道

多核也好 ， 超线程也好， 那些都是cpu 内部的事（简单的说）， 只能说宏观上来看，多核，多线程的cpu 百万指令/秒， 要比单核， 非超线程的cpu 要快。 尽管它内部都很复杂， 但这些和操作系统，应用软件都没有任何关系。只是一个提升cpu 运算能力的一种方式而已。

嗯嗯 靠边了。但是，操作系统要对CPU进行调度来安排作业的处理，怎么能说CPU的内部处理与操作系统和软件没有任何关系呢？而线程的概念也是处在软件级上的，其性能好坏应直接与CPU内部结构有关联.......有关的知识点在《计算机体系结构》上都有详细讲解的吧。其他外部影响就不多解释了，问题多多...

9 楼 mikewang 2009-08-24  

多核也好 ， 超线程也好， 那些都是cpu 内部的事（简单的说）， 只能说宏观上来看，多核，多线程的cpu 百万指令/秒， 要比单核， 非超线程的cpu 要快。 尽管它内部都很复杂， 但这些和操作系统，应用软件都没有任何关系。只是一个提升cpu 运算能力的一种方式而已。

8 楼 570145440 2009-08-23  

提醒一点，在没有进行多核编程时，多核CPU的效率并没有被真正挖掘出来。而且编译器的性能也会影响测试结果的。更何况不同级别的CPU可能采用了不同的架构设计，这对测试结果的影响也是巨大的。

7 楼 570145440 2009-08-23  

LZ把多线程放到多核下运行测的到底是什么性能？？

多核编程与多线程编程能混为一谈么？

6 楼 Joo 2009-04-27  

希望得到更准确一点的参数的话可以开一个J-Console看看。在同一个JVM上运行多线程应用，不知道是否会共享多个硬件计算单元，每个线程进行的计算不复杂，而且我觉得100个线程的规模是不是太小了些，无论从计算的深度还是广度上都不足以产生明显差距，楼主尝试再多加压力看看

5 楼 yipsilon 2009-04-27  

隐约记得在BIOS里有设置关于多核CPU使用方法的设置，例如多个CPU是平均分配相同程序的运算，还是可以多线程运算。如果设置了前者，就会出现楼主的那个情况，线程的使用是无效的，只有设置了后者，才能充分发挥线程的好处。

不知道楼主的BIOS里是否有这样的设置。

4 楼 icefox_wjx 2009-04-27  

dennis_zane 写道

搞不明白这个测试想说明什么问题，你的任务也不是计算密集型的。

    只是想去发现多线程程序在多核系统下，或者在多个cpu系统下的表现是什么样子的？是能够将运算平均分配在多个cpu呢，还是独占一个呢？我想，这种基本的研究，也许对细节的了解会有一些帮助吧。对了，错了，还请大家提意见。

3 楼 dennis_zane 2009-04-27  

搞不明白这个测试想说明什么问题，你的任务也不是计算密集型的。

2 楼 icefox_wjx 2009-04-27  

魔力猫咪 写道

Java 虚拟机参数呢？是否参数设定不合理造成分配有障碍呢？ 还有Java虚拟机的版本好像也没看到,只看到是1.5的，修订号没看到。还有，使用的是哪家的虚拟机？

还是说的不清楚了，补充一下：
java version "1.5.0_08"
Java(TM) 2 Runtime Environment, Standard Edition (build 1.5.0_08-b03)
Java HotSpot(TM) Client VM (build 1.5.0_08-b03, mixed mode, sharing)

虚拟机参数都是默认的，没有做任何设置，jdk是使用的sun的。

1 楼 魔力猫咪 2009-04-27  

Java 虚拟机参数呢？是否参数设定不合理造成分配有障碍呢？
还有Java虚拟机的版本好像也没看到,只看到是1.5的，修订号没看到。还有，使用的是哪家的虚拟机？