java并发编程之上下文切换等并发编程的挑战

Posted 2021-01-06 bozzzhdz

上下文切换

        即使是单核处理器也支持多线程执行代码，cpu通过给每个线程分配cpu时间片来实现这个机制。时间片是cpu分配给各个线程的时间，因为时间片非常短，所以cpu通过不听地切换线程执行，让我们感觉多个线程是同时执行的，时间片一般是几十毫秒。

         cpu通过时间片分配算法来循环执行任务，当前任务执行一个时间片后会切换到下一个任务。但是，在切换前会保存上一个任务的状态，以便下次切换回这个任务时，可以再加载这个任务的状态。所以任务从保存到再加载的过程就是一次上下文切换。上下文切换会影响多线程的执行速度。

         减少上下文切换的方法有无锁并发编程、CAS算法、使用最少线程和使用协程。

        1、无锁并发编程。多线程竞争锁时，会引起上下文切换，所以多线程处理数据时，可以用一些方法来避免使用锁，如将数据的id按照hash算法取模分段，不同的线程处理不同段的数据。

        2、CAS算法。java的Atomic包使用CAS算法来更新数据，而不需要加锁。

        3、使用最少线程。避免创建不需要的线程，比如任务很少，但是创建了很多钱程来处理，这样会造成大量线程都处于等待状态。

        4、协程，在单线程里实现多任务的调度，并在单线程里维持多个任务间的切换。

        避免死锁的几个常见方法：

         避免一个线程同时获取多个锁。

         避免一个线程在锁内同时占用多个资源，尽量保持每个锁只占用一个资源。

         尝试使用定时锁，使用lock.tryLock(timeout)来代替使用内部锁机制。

         对于数据库锁，加锁和解锁必须在一个数据库连接里，否则会出现解锁失败的情况。