Нет ускорения в многопоточных программах.

Я экспериментировал с параллелизмом языка Go и обнаружил нечто, что мне не совсем понятно.

Я написал параллельное умножение матриц, то есть каждая задача вычисляет одну строку матрицы произведения, перемножая соответствующие строки и столбцы исходной матрицы.

Вот программа на Java

public static double[][] parallelMultiply(int nthreads, final double[][] m1, final double[][] m2) {
    final int n = m1.length, m = m1[0].length, l = m2[0].length;
    assert m1[0].length == m2.length;

    double[][] r = new double[n][];

    ExecutorService e = Executors.newFixedThreadPool(nthreads);
    List> results = new LinkedList>();
    for (int ii = 0; ii < n; ++ii) {
        final int i = ii;
        Future result = e.submit(new Callable() {
            public double[] call() throws Exception {
                double[] row = new double[l];
                for (int j = 0; j < l; ++j) {
                    for (int k = 0; k < m; ++k) {
                        row[j] += m1[i][k]*m2[k][j];
                    }
                }
                return row;
            }
        });
        results.add(result);
    }
    try {
        e.shutdown();
        e.awaitTermination(1, TimeUnit.HOURS);
        int i = 0;
        for (Future result : results) {
            r[i] = result.get();
            ++i;
        }
    } catch (Exception ex) {
        ex.printStackTrace();
        return null;
    }

    return r;
}

, а это программа на Go

type Matrix struct {
    n, m int
    data [][]float64
}

func New(n, m int) *Matrix {
    data := make([][]float64, n)
    for i, _ := range data {
        data[i] = make([]float64, m)
    }
    return &Matrix{n, m, data}
}

func (m *Matrix) Get(i, j int) float64 {
    return m.data[i][j]
}

func (m *Matrix) Set(i, j int, v float64) {
    m.data[i][j] = v
}

func MultiplyParallel(m1, m2 *Matrix) *Matrix {
    r := New(m1.n, m2.m)

    c := make(chan interface{}, m1.n)
    for i := 0; i < m1.n; i++ {
        go func(i int) {
            innerLoop(r, m1, m2, i)
            c <- nil
        }(i)
    }

    for i := 0; i < m1.n; i++ {
        <-c
    }

    return r
}

func innerLoop(r, m1, m2 *Matrix, i int) {
    for j := 0; j < m2.m; j++ {
        s := 0.0
        for k := 0; k < m1.m; k++ {
            s = s + m1.Get(i, k) * m2.Get(k, j)
        }
        r.Set(i, j, s)
    }
}

Когда я использую программу на Java с nthreads=1 и nthreads=2, на моем двухъядерном нетбуке N450 Atom происходит почти двукратное ускорение. Когда я использую программу Go с GOMAXPROCS=1 и GOMAXPROCS=2, ускорения вообще нет!

Несмотря на то, что код Java использует дополнительное хранилище для Futures, а затем собирает их значения в результирующую матрицу вместо прямого обновления массива в рабочем коде (это то, что делает версия Go), он выполняет намногобыстрее на нескольких ядрах, чем версия Go.

Особенно забавно, что версия Go с GOMAXPROCS=2 загружает оба ядра (htop показывает 100% загрузку обоих процессоров при работе программы), но время вычислений такое же, как и при GOMAXPROCS=1 (htop показывает только 100% загрузку на одно ядро ​​в этом случае).

Другая проблема заключается в том, что программа на Java быстрее программы на Go даже при простом однопоточном умножении, но это не совсем неожиданно (принимая во внимание тесты из здесь) и не должно влиять на множитель многоядерной производительности.

Что я здесь делаю неправильно? Есть ли способ ускорить программу Go?

УПД: кажется, я нашел, что я делаю неправильно. Я проверял время Java-программы, используя System.currentTimeMillis () , и программу Go, используя time команду оболочки. Я ошибочно принял «пользовательское» время из вывода zsh за время работы программы, а не за «общее». Теперь я перепроверил скорость вычислений, и она тоже дает мне почти двукратное ускорение (хотя оно немного меньше, чем у Java):

% time env GOMAXPROCS=2 ./4-2-go -n 500 -q
env GOMAXPROCS=2 ./4-2-go -n 500 -q  22,34s user 0,04s system 99% cpu 22,483 total
% time env GOMAXPROCS=2 ./4-2-go -n 500 -q -p
env GOMAXPROCS=2 ./4-2-go -n 500 -q -p  24,09s user 0,10s system 184% cpu 13,080 total

Кажется, мне нужно быть более внимательным.

Еще java программа дает в пять раз меньше времени на один и тот же случай. Но это вопрос другого вопроса, я думаю.