Java 如何使用多线程加速计算？

我试图计算Pi，但我真正想要的是在使用多个线程时实现效率。算法很简单：我在单位正方形中随机生成点，然后计算有多少点在正方形内接的圆中。（更多信息请点击此处：） 我的想法是水平分割正方形，并为每个部分运行不同的线程。 但我得到的不是加速，而是延迟。你知道为什么吗？代码如下：

public class TaskManager {

public static void main(String[] args) {

    int threadsCount = 3;
    int size = 10000000;
    boolean isQuiet = false;

    PiCalculator pi = new PiCalculator(size);   
    Thread tr[] = new Thread[threadsCount];

    long time = -System.currentTimeMillis();

    int i;
    double s = 1.0/threadsCount;
    int p = size/threadsCount;

    for(i = 0; i < threadsCount; i++) {
        PiRunnable r = new PiRunnable(pi, s*i, s*(1.0+i), p, isQuiet);
        tr[i] = new Thread(r);
    }

    for(i = 0; i < threadsCount; i++) {
        tr[i].start();
    }

    for(i = 0; i < threadsCount; i++) {
        try {
            tr[i].join();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }       

    double myPi = 4.0*pi.getPointsInCircle()/pi.getPointsInSquare();
    System.out.println(myPi + " time = " + (System.currentTimeMillis()+time));
}
}

public class PiRunnable implements Runnable {

PiCalculator pi;
private double minX;
private double maxX;
private int pointsToSpread;

public PiRunnable(PiCalculator pi, double minX, double maxX, int pointsToSpread, boolean isQuiet) {
    super();
    this.pi = pi;
    this.minX = minX;
    this.maxX = maxX;
    this.pointsToSpread = pointsToSpread;
}


@Override
public void run() {
    int n = countPointsInAreaInCircle(minX, maxX, pointsToSpread);  
    pi.addToPointsInCircle(n);
}

public int countPointsInAreaInCircle (double minX, double maxX, int pointsCount) {
    double x;
    double y;

    int inCircle = 0;

    for (int i = 0; i < pointsCount; i++) { 
        x = Math.random() * (maxX - minX) + minX;
        y = Math.random();          

        if (x*x + y*y <= 1) {
            inCircle++;
        }
    }

    return inCircle;

}

}


public class PiCalculator {

private int pointsInSquare;
private int pointsInCircle;

public PiCalculator(int pointsInSquare) {
    super();
    this.pointsInSquare = pointsInSquare;
}

public synchronized void addToPointsInCircle (int pointsCount) {
    this.pointsInCircle += pointsCount;
}

public synchronized int getPointsInCircle () {
    return this.pointsInCircle;
}

public synchronized void setPointsInSquare (int pointsInSquare) {
    this.pointsInSquare = pointsInSquare;
}

public synchronized int getPointsInSquare () {
    return this.pointsInSquare;
}

}

公共类任务管理器{
公共静态void main（字符串[]args）{
int-threadscont=3；
int size=10000000；
布尔值isQuiet=false；
PicalCalculator pi=新PiCalculator（尺寸）；
线程tr[]=新线程[threadsCount]；
长时间=-System.currentTimeMillis（）；
int i；
双s=1.0/threadsCount；
int p=尺寸/螺纹长度；
对于（i=0；i如果（x*x+y*y您的线程可能正在战斗/等待同步的
Math.random（）
，您应该为每个线程创建一个java.util.random实例。在这种情况下，只有当您有多个核心/cpu时，才会发生多线程加速

从以下文件的javadoc：

此方法已正确同步
允许多个用户正确使用
但是，如果许多线程需要
一次生成伪随机数
速度快，可以减少争用
每个线程都有自己的
伪随机数发生器

下面是另一个
main
方法，它使用
java.util.concurrency
包，而不是手动管理线程并等待线程完成

public static void main(final String[] args) throws InterruptedException
{

    final int threadsCount = Runtime.getRuntime().availableProcessors();
    final int size = 10000000;
    boolean isQuiet = false;

    final PiCalculator pi = new PiCalculator(size);
    final ExecutorService es = Executors.newFixedThreadPool(threadsCount);

    long time = -System.currentTimeMillis();

    int i;
    double s = 1.0 / threadsCount;
    int p = size / threadsCount;

    for (i = 0; i < threadsCount; i++)
    {
        es.submit(new PiRunnable(pi, s * i, s * (1.0 + i), p, isQuiet));
    }

    es.shutdown();

    while (!es.isTerminated()) { /* do nothing waiting for threads to complete */ }

    double myPi = 4.0 * pi.getPointsInCircle() / pi.getPointsInSquare();
    System.out.println(myPi + " time = " + (System.currentTimeMillis() + time));
}

这是我得到的新输出

3.1419284 time = 235

我想你可以使用
Futures
，而不必在
PicalCalculator
上进行太多的同步。你是在多核系统上运行的吗？我是在intel core 2 duo上运行的。他在加入之前就启动了所有这些系统，所以这没问题。如果你只有2个核，那么使用2个以上的核就没有用了线程。您的应用程序纯粹受CPU限制，因此，由于上下文切换的开销，线程数多于核心数只会降低速度。我在版本
final int-threadscont=Runtime.getRuntime（）.availableProcessors（）；
中使用了以下内容

到

Random

的本地实例，并获得以下输出

3.1411296 time=253

Core i3 M350 2.27GHZ/8GB RAM

3.1419284 time = 235