知识大全 Java单多线程求pair值算法比较

Posted 2022-07-18 知

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　　进程和线程的概念

　　什么是进程

　　一个进程就是在一个运行的程序它有自己独立的内存空间一组系统资源每个进程的内部数据和状态都是独立的例如在window是同时打开多个记事本虽然它们所运行的程序代码都是一样的但是所使用的内存空间是独立的互不干扰

　　什么是线程

　　线程与进程相似是一段完成某个特定功能的代码是程序中单个顺序的流控制;但与进程不同的是同类的多个线程共享一块内存空间和一组系统资源而线程本身的数据通常只有微处理器的寄存器数据以及一个供程序执行时使用的堆栈

　　进程与线程的区别

　　进程:每个进程都有独立的代码和数据空间(进程上下文) 进程切换的开销大

　　线程:轻量的进程同一类线程共享代码和数据空间每个线程有独立的运行栈和程序计数器(PC) 线程切换的开销小

　　多进程:在操作系统中能同时运行多个任务程序

　　多线程:在同一应用程序中有多个顺序流同时执行

　　线程创建的两种方式

　　采用继承Thread类创建线程

　　该方法比较简单主要是通过继承java lang Thread类并覆蓋Thread类的run()方法来完成线成的创建 Thread 类是一个具体的类即不是抽象类该类封装了线程的行为要创建一个线程程序员必须创建一个从 Thread 类导出的新类 Thread类中有两个最重要的函数run()和start()

　　通过实现Runnable接口创建线程

　　该方法通过生成实现java lang Runnable接口的类该接口只定义了一个方法run() 所以必须在新类中实现它但是 Runnable 接口并没有任何对线程的支持我们还必须创建 Thread 类的实例这一点通过 Thread 类的构造函数

　　public Thread(Runnable target);来实现

　　单线程和多线程性能比较

　　以使用蒙特卡罗概率算法求π为例进行单线程和多线程时间比较

　　什么是蒙特卡罗概率算法

　　蒙特卡罗法(Monte Carlo method)是以概率和统计的理论方法为基础的一种计算方法将所求解的问题同一定的概率模型相联系用电子计算机实现统计模拟或抽样以获得问题的近似解故又称统计模拟法或统计试验法百度百科

　　蒙特卡罗求算法求π

　　第一步

　　画正方形和内切圆

　　第二步

　　变换表达式

　　正方形面积As=( R)^

　　圆的面积Ac=πR^

　　Ac/As=( R)^ /πR^

　　π= As/Ac

　　令P=As/Sc 则π= P

　　第三步

　　重复N次实验求平均值

　　在正方形区域内随机生成一个点A 若A落在圆区域内 M++

　　P=M/N

　　π= P N的取值越大 π的值越精确

　　 java代码实现算法

　　N取值为万多线程的数为每个线程执行万次模拟实验

　　线程实现

　　import ncurrent CountDownLatch;

　　public class ProModel implements Runnable

　　public int N;//随机实验的总次数

　　public static int M;//随机点落在圆中的次数

　　private int id;

　　private final CountDownLatch doneSignal;

　　OBJ semaphore;

　　public ProModel(int id CountDownLatch doneSignal int N OBJ semaphore )

　　this id=id;

　　this doneSignal=doneSignal;

　　this N=N;

　　this semaphore=semaphore ;

　　M= ;

　　public void run()

　　int tempM= ;

　　for(int i= ;i<N;i++)

　　if(isInCircle())

　　tempM++;

　　synchronized (semaphore)

　　add(tempM);

　　untDown();//使end状态减

　　public void add(int tempM)

　　System out println(Thread currentThread() getName());

　　M=M+tempM;

　　System out println(M);

　　//随机产生一个在正方形区域的点判断它是否在圆中

　　public boolean isInCircle()

　　double x=Math random();

　　double y=Math random();

　　if((x )*(x )+(y )*(y )< )

　　return true;

　　else

　　return false;

　　public static int getTotal()

　　return M;

　　多线程Main实现

　　import ncurrent CountDownLatch;

　　import ncurrent ExecutorService;

　　import ncurrent Executors;

　　public class MutliThread

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

　　long begin=System currentTimeMillis();

　　int threadSize= ;

　　int N= ;

　　OBJ semaphore = new OBJ();

　　CountDownLatch doneSignal = new CountDownLatch(threadSize);

　　ProModel[] pros=new ProModel[threadSize];

　　//设置特定的线程池大小为threadSizde

　　System out println( begins! );

　　ExecutorService exe = Executors newFixedThreadPool(threadSize);

　　for(int i= ;i<threadSize;i++)

　　exe execute(new ProModel(i+ doneSignal N semaphore));

　　try

　　doneSignal await(); //等待end状态变为 catch (InterruptedException e)

　　// TODO: handle exception

　　e printStackTrace();

　　finally

　　System out println( ends! );

　　System out println( *(float)ProModel getTotal()/(float)(threadSize*N));

　　exe shutdown();

　　long end=System currentTimeMillis();

　　System out println( used time(ms): +(end begin));

　　class OBJ

　　单线程Main实现

　　import ncurrent CountDownLatch;

　　import ncurrent ExecutorService;

　　import ncurrent Executors;

　　public class SingleThread

　　public static void main(String[] args)

　　long begin=System currentTimeMillis();

　　int threadSize= ;

　　int N= ;

　　OBJ semaphore = new OBJ();

　　CountDownLatch doneSignal = new CountDownLatch(threadSize);

　　ProModel[] pros=new ProModel[threadSize];

　　//设置特定的线程池大小为

　　System out println( begins! );

　　ExecutorService exe = Executors newFixedThreadPool(threadSize);

　　for(int i= ;i<threadSize;i++)

　　exe execute(new ProModel(i+ doneSignal N semaphore));

　　try

　　doneSignal await(); //等待end状态变为 catch (InterruptedException e)

　　// TODO: handle exception

　　e printStackTrace();

　　finally

　　System out println( ends! );

　　System out println( *(float)ProModel getTotal()/(float)(threadSize*N));

　　exe shutdown();

　　long end=System currentTimeMillis();

　　System out println( used time(ms): +(end begin));

　　运行结果比较

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