为什么此代码使用锁运行得更快？

一些背景：我创建了一个人为的示例，向我的团队演示 VisualVM 的使用。特别是，一个方法有一个不必要的关键字，我们看到线程池中的线程阻塞，它们不需要。但是删除该关键字具有下面描述的令人惊讶的效果，下面的代码是最简单的情况，我可以将原始示例简化为重现问题，并且使用a也会产生相同的效果。synchronizedReentrantLock

请考虑下面的代码（https://gist.github.com/revbingo/4c035aa29d3c7b50ed8b 的完整可运行代码示例 - 您需要将Commons Math 3.4.1添加到类路径中）。它创建 100 个任务，并将它们提交到包含 5 个线程的线程池。在任务中，将创建两个随机值的 500x500 矩阵，然后进行乘法。

public class Main {
private static ExecutorService exec = Executors.newFixedThreadPool(5);

private final static int MATRIX_SIZE = 500;
private static UncorrelatedRandomVectorGenerator generator = 
            new UncorrelatedRandomVectorGenerator(MATRIX_SIZE, new StableRandomGenerator(new JDKRandomGenerator(), 0.1d, 1.0d));

private static ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

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

    for(int i=0; i < 100; i++) {

        exec.execute(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                double[][] matrixArrayA = new double[MATRIX_SIZE][MATRIX_SIZE];
                double[][] matrixArrayB = new double[MATRIX_SIZE][MATRIX_SIZE];
                for(int j = 0; j< MATRIX_SIZE; j++) {
                    matrixArrayA[j] = generator.nextVector();
                    matrixArrayB[j] = generator.nextVector();
                }

                RealMatrix matrixA = MatrixUtils.createRealMatrix(matrixArrayA);
                RealMatrix matrixB = MatrixUtils.createRealMatrix(matrixArrayB);

                lock.lock();
                matrixA.multiply(matrixB);
                lock.unlock();
            }
        });
    }
}
}

这实际上是不必要的。需要同步的线程之间没有共享状态。锁定就绪后，我们预期会观察到线程池中的线程阻塞。删除锁后，我们预计不会再观察到阻塞，并且所有线程都能够完全并行运行。ReentrantLock

删除锁的意外结果是，代码始终需要更长的时间才能完成，在我的机器（四核i7）上，代码需要15-25%。对代码的分析没有显示线程中存在任何阻塞或等待的迹象，并且总CPU使用率仅为50%左右，相对均匀地分布在内核上。

第二个意想不到的事情是，这也取决于所使用的类型。如果我使用 a 或 代替 ，则观察到预期的结果 - 通过删除 .generatorGaussianRandomGeneratorUniformRandomGeneratorStableRandomGeneratorlock()

如果线程没有阻塞，CPU处于合理的水平，并且不涉及IO，这如何解释？我真正拥有的唯一线索是，它确实调用了很多三角函数，所以显然比高斯或均匀生成器占用更多的CPU，但是为什么我没有看到CPU被最大化呢？StableRandomGenerator

编辑：另一个要点（感谢 Joop） - 使 Runnable 成为本地（即每个线程一个）显示正常的预期行为，其中添加锁会使代码速度降低约 50%。因此，奇数行为的关键条件是 a） 使用 a 和 b） 在线程之间共享该生成器。但据我所知，该生成器是线程安全的。generatorStableRandomGenerator

编辑2：虽然这个问题表面上与链接的重复问题非常相似，而且答案是合理的，几乎可以肯定是一个因素，但我还没有确信它就这么简单。让我质疑它的事情：

1）问题仅通过同步操作显示，该操作不会对进行任何调用。我立即想到的是，这种同步最终会在某种程度上错开线程，因此“意外地”提高了 .但是，在调用上进行同步（理论上以“正确”的方式具有相同的效果）不会重现问题 - 同步会像您预期的那样减慢代码的速度。multiply()RandomRandom#next()generator.nextVector()

2） 问题只用 ，即使 的其他实现也使用 the （正如所指出的只是一个包装 ）。事实上，我用直接调用 取代了 对 矩阵的填充，并且行为再次恢复到预期的结果 - 同步代码的任何部分都会导致总吞吐量下降。StableRandomGeneratorNormalizedRandomGeneratorJDKRandomGeneratorjava.util.RandomRandomVectorGeneratorRandom#nextDouble

综上所述，问题只能通过以下方式观察：

a） 使用 - 没有其他子类，也没有使用或直接显示相同的行为。StableRandomGeneratorNormalizedRandomGeneratorJDKRandomGeneratorjava.util.Random

b） 同步对 的调用。在同步对随机生成器的调用时，不会观察到相同的行为。RealMatrix#multiply