Java线程 VS Golang协程

本文不从语言角度谈论好与不好。本文从性能测试角度分析一下Java线程与Golang协程的区别

用例设计

用 java 实现多线程任务处理：启动一定数量的等待线程或空转线程，并让启动的线程维持固定时间(60秒)
用golang实现多协程任务处理：启动一定数量的等待协程或空转协程，并让启动的协程维持固定时间(60秒)

测试结果

Java

Golang

结果分析

内存使用

Java线程的内存使用包括(约1Mb的虚拟内存 和 20Kb到60Kb的固定内存),空转状态的Java线程和sleep状态的Java线程在内存占用方面几乎无差别.
Golang协程的内存使用方面(不需要虚拟内存, 2Kb到4Kb的固定内存),空转状态的Golang协程和sleep状态的Golang协程在内存占用方面几乎无差别.

结论: Golang协程在内存开销方面比java线程有优势，开100w的Golang协程需占固定内存2.6G，虚拟内存2.6G。受限于内存大小没办法开100wjava线程

• Java数据

• Golang数据

系统线程消耗

每个java线程对应1个系统线程，Golang使用的系统线程数很少且不随协程数量变化
结论: Golang协程在系统线程使用方面有优势，如果开启过多的系统线程cpu要用大量的时间做线程切换反而降低了效率

• Java数据
  
• Golang数据
  

并发极限，执行效率

因单个协程占用的内存资源更少，所以机器能支持更多的Golang协程创建，所以在并发极限方面Golong 有优势
因减少了系统线程的切换让cpu专注于执行工作，所以Golang在执行效率方面有优势

实际场景

使用java多线程开发时
1 因频繁的线程切换会让整体执行效率降低，应尽量避免创建太多的线程。
2 因长时间占用cpu会让剩余的任务堆积等待，应该尽量避免单个线程长时间占用cpu。
3 使用线程池(享元模式)是一种很好的执行多任务的手段。

golang携程
golang 在网络IO中更具备优势，不过golang协程在某些方面也有问题
例如 磁盘IO是没实现poll方法的,不能用 epoll 池。所以磁盘io没有等待事件， Golang的Goroutine 会卡线程。如果OS 内核线程抽象Machine全部卡住，Go runtime 创建更多的线程来保证一直有可运行的 Machine。这种情况下也会造出像java一样的大量系统线程

展望

• java什么时候也能有协程
  OpenJDK 的 JEP 425 ：虚拟线程（预览版）功能提案显示：Java 平台将引入虚拟线程特性（期待已久的协程）
  有关虚拟线程的更多信息可在 OpenJDK 的 JDK Issue-8277131 中查看，目前该提案于 2021/11/15 创立，目前还处于 JEP 流程的第一阶段，距离稳定版本还需要一段时间。

测试机器机器信息

• 机器年代 ：2014
• 操作系统 ： MacOS
• 内存 ：16G / 1600MHZ / DDR3
  *CPU ：两核 / Intel Core i5 / 2.6 GHz / L2缓存256KB / L3缓存3MB

测试代码

Java

package org.example;import com.google.common.base.Stopwatch;
import org.codehaus.plexus.util.StringUtils;
import org.junit.Test;import java.io.IOException;
import java.io.PipedReader;
import java.io.PipedWriter;
import java.lang.management.ManagementFactory;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;public class ThreadTest {enum ThreadType {RUN_THREAD,SLEEP_THREAD}static class RunThread extends Thread {private final long runtime;public RunThread(long runtime) {this.runtime = runtime;}@Overridepublic void run() {long startTime = System.currentTimeMillis();long endTime = startTime + runtime;while (System.currentTimeMillis() < endTime) {}}}static class SleepThread extends Thread {private final long runtime;public SleepThread(long runtime) {this.runtime = runtime;}@Overridepublic void run() {try {Thread.sleep(runtime);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}public static void runHoldThread(ThreadType threadType, long holdTime, int number) {long startTime = System.currentTimeMillis();System.out.println("start");Thread[] threadArray = new Thread[number];for (int i = 0; i < number; i++) {switch (threadType) {case RUN_THREAD:threadArray[i] = new RunThread(holdTime);break;case SLEEP_THREAD:threadArray[i] = new SleepThread(holdTime);break;}}System.out.println("create complete");long createThreadOverTime = System.currentTimeMillis();for (Thread thread : threadArray) {thread.start();}System.out.println("all started");long callOverTime = System.currentTimeMillis();for (Thread thread : threadArray) {try {thread.join();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}long endTime = System.currentTimeMillis();System.out.printf("调用 耗时：%d ms , 等待耗时： %d ms ,共耗时 %d ms", callOverTime - createThreadOverTime, endTime - callOverTime, endTime-startTime);}@Testpublic void threadTest() {String pid = ManagementFactory.getRuntimeMXBean().getName().split("@")[0];System.out.printf("MAC 查看进程命令：\nps aux -M %s\ntop -pid %s\n", pid, pid);//        runHoldThread(ThreadType.SLEEP_THREAD, 60000, 1);
//        runHoldThread(ThreadType.SLEEP_THREAD, 60000, 101);
//        runHoldThread(ThreadType.SLEEP_THREAD, 60000, 501);
//        runHoldThread(ThreadType.SLEEP_THREAD, 60000, 1001);
//        runHoldThread(ThreadType.RUN_THREAD, 60000, 1);
//        runHoldThread(ThreadType.RUN_THREAD, 60000, 101);
//        runHoldThread(ThreadType.RUN_THREAD, 60000, 501);runHoldThread(ThreadType.RUN_THREAD, 60000, 1001);}
}

Golang

package gmpimport ("fmt""os""sync""testing""time"
)type RoutineType stringconst (RunRoutine   RoutineType = "RunRoutine"SleepRoutine RoutineType = "SleepRoutine"
)func TestGoroutine(t *testing.T) {pid := os.Getpid()fmt.Printf("MAC 查看进程命令：\nps aux -M %d\ntop -pid %d\n", pid, pid)//创建 n 个协程，每个空转 m秒//runGoroutine(SleepRoutine, time.Second*60, 1)//runGoroutine(SleepRoutine, time.Second*60, 101)//runGoroutine(SleepRoutine, time.Second*60, 501)//runGoroutine(SleepRoutine, time.Second*60, 1001)//runGoroutine(SleepRoutine, time.Second*60, 1000001)//runGoroutine(RunRoutine, time.Second*60, 1)//runGoroutine(RunRoutine, time.Second*60, 101)//runGoroutine(RunRoutine, time.Second*60, 501)//runGoroutine(RunRoutine, time.Second*60, 1001)runGoroutine(RunRoutine, time.Second*60, 1000001)
}//运行协程
func runGoroutine(routineType RoutineType, singleRunningTime time.Duration, number int) {startTime := time.Now()var waitGroup sync.WaitGroupfor i := 0; i < number; i++ {waitGroup.Add(1)switch routineType {case RunRoutine:go runRoutine(singleRunningTime, &waitGroup)case SleepRoutine:go sleepRoutine(singleRunningTime, &waitGroup)}}callOverTime := time.Now()waitGroup.Wait()runOverTime := time.Now()callDuration := callOverTime.Sub(startTime).Milliseconds()waitDuration := runOverTime.Sub(callOverTime).Milliseconds()fmt.Printf("调用 耗时：%d ms , 等待耗时： %d ms", callDuration, waitDuration)
}//空转协程
func runRoutine(runningTime time.Duration, waitGroup *sync.WaitGroup) {defer waitGroup.Done()timeStart := time.Now()endTime := timeStart.Add(runningTime)for time.Now().Before(endTime) {}
}//sleep协程
func sleepRoutine(runningTime time.Duration, waitGroup *sync.WaitGroup) {defer waitGroup.Done()time.Sleep(runningTime)
}

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