Java线程 - CPU使用率

Question

以下是我正在阅读的教科书中的一句引言：

"也就是说，每当一个线程需要执行大量迭代的循环时，在每个迭代中放置一个sleep()是一个好习惯 - 即使是短暂的睡眠时间，例如5毫秒，也可以将应用程序的CPU使用率从100％降低到> 1％"

我认为这是一个好习惯，但是，调度程序难道不正是这样做的吗 - 给thread1一点时间; 暂停thread1; 给thread2一点时间...等。我无法理解这种降低率，请有意者给我启示。

- nullpotent

Answer 1

你经常在更新程序中看到这种情况。这被称为忙等待，是一种不好的做法。

如果你有一个循环像这样做某些事情：

public void run() {
    while(running) {
        gui.render();
    }
}

当你其实并不需要时，你会消耗CPU。你需要一遍又一遍地渲染它吗？每秒100000次以上？不，你只需要大约30帧每秒。

public void run() {
    while(running) {
        gui.render();
        try { Thread.sleep(10); } catch(InterruptedException e) { /* we tried */}
    }
}

这将使你的帧率略低于100帧每秒，并且你最终会获得更好的性能。

对于处理器密集型的后台线程，您并不总是希望出现这种情况，因为您希望它们具有优先级。话虽如此，如果您的后台线程占用了所有CPU，那么您将如何处理进一步的输入（比如，我不知道，一个“取消”按钮，因为您没有意识到开始了那个耗时数小时的计算？）

因此，在您的线程中添加一个小的休眠时间可能是一个非常好的决定。

- corsiKa

Answer 2

调度程序就是这样做的。
不同之处在于调度程序会妥善地执行它。这意味着它将有效地使用CPU，这就是为什么您会获得良好的CPU使用率。

我没有看到任何不好的地方。这只是意味着它正在工作。

当您让它休眠时，将会有更多的空闲时间，并且您将减少CPU使用率。如果出于某种原因这是您的目标，那么也可以这样做。
高CPU使用率并不会有害（除非您过热，这种情况下您有硬件问题）。

通常，当我处理多线程问题时，我实际上会针对高CPU使用率进行优化。这通常意味着问题在线程之间被平均分配，而我从CPU中获得了最大收益。

如果您只使用1％的CPU，那么它就不起作用，那么为什么要拥有如此好的计算机？您应该充分利用硬件。

- Yochai Timmer

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Joshua Bloch的Effective Java第72条: 不要依赖于线程调度程序。它没有正确地执行。引用：“如果线程没有做有用的工作，它们就不应该运行。”和“线程不应该忙等待”。 - corsiKa

我从未说过你应该忙等。 "循环多次迭代"和忙等之间存在很大区别。如果迭代是有限的，我们希望它完成；如果是忙等（无限），那么我们可以让它休眠。 - Yochai Timmer

Answer 3

当你的程序进行数字计算（或其他cpu密集型任务）时，你希望它以100%的速度运行，对吧？

另一方面，如果你的程序正在等待输入，则应尽可能使用异步编程，而不是无限循环运行（异步=系统调用你）。

- Peter Knego

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你说得对。这个没有提到。我明天会和老师讨论。 - nullpotent

Answer 4

算了吧。将CPU使用率限制在1%有什么好处？完全没有？

通常情况下，将CPU使用率降低100倍意味着将应用程序的速度降低相同的倍数。

你可能希望这样做是因为有其他更重要的线程，或者你可能想使用Thread.interrupt()停止此线程，但两者都可以通过其他方式实现。

- maaartinus

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嗯，它购买了同时使用其他程序的能力。大多数带有循环的线程不需要持续运行。它们可以从中受益。 - corsiKa

我可以同时运行许多其他程序。在Linux中，占用CPU资源的进程会内部降低优先级，所以我不太担心。此外，现在大多数计算机都有多个核心。 - maaartinus

无论如何，它都会占用整个核心。您无法直接控制应用程序中的优先级，如果通过操作系统进行控制，那也只是一个建议。这是繁忙等待的症状，是一个非常严重的性能问题。 - corsiKa

建议？无论你使用什么，都要使用真正的操作系统。很久以前，我在我的双核PC上运行了3-5个低优先级计算任务，持续了数周而不会真正打扰我。至于忙等待 - 大多数情况下是错误的，但在你之前没有人谈论过它。 - maaartinus

我无法想象一本初级的Java教材会以任何其他方式利用线程，而不是GUI循环（这是最常见的线程，它将具有任何类型的迭代，否则不会自行阻塞）。我的经验也是，初学者Java程序员（尤其是那些阅读教科书的人）使用非阻塞循环实现他们的GUI，导致无休止的渲染。难道没有其他人连接点来看教科书作者的意图吗？值得注意的是，OP实际上在我发布后将他接受的答案更改为我的答案。 - corsiKa

好的，你对这本愚蠢的教科书的解释可能是正确的。 - maaartinus

Answer 5

我从未听说过这样的做法，但它可能会导致CPU使用率大幅下降。这是因为调度程序为每个线程分配的时间“片段”非常小，因此与此相比，5毫秒是相当长的时间。

话虽如此，我看到你可以从这样减缓线程的地方受益：单核机器的响应能力。

- pajton