如何减少上下文切换？

什么是上下文切换？

上下文换指的是操作系统的核心，在CPU上对进程或者线程进行切换的意思。上下文切换过程中的信息被保存在进程控制块中的。

理解上下文切换

首先，大家不管在单核或多核处理器都支持多线程执行代码，然后CPU通过给每个线程分配CPU时间片来实现这个过程的。什么是时间片，时间片是CPU分配给各个线程的时间，时间片非常短。所以我们是平还是感觉不到，CPU不停切换线程执行，时间片一般就是几十毫秒，就那么一瞬间。

如何减少上下文切换

减少“上下文切换”常用有这种方法：无锁并发编程、CAS算法、使用最少线程和使用协程。

无锁并发编程：就是多线程竞争锁时，会引起上下文切换，多线程处理数据时，可以用一些办法来避免使用锁，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。
CAS算法：Java的Atomic包使用CAS算法来更新数据，就是它在没有锁的状态下，可以保证多个线程对一个值的更新。
使用最少线程：避免创建不需要的线程。
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。

上下文切换的消耗

下文切换，它是需要相当可观的处理器时间的。当在每秒几十上百次的切换中，每次切换都需要纳秒量级的时间，所以时间是非常短，很多时候，我们是观察不到变化的。因此，对于上下文切换，会给系统带来的是消耗大量的CPU时间。

上下文切换带来的问题

除了进程需要上下文切换，其实还有一种上下文切换，那就是操作系统检测到中断、异常、系统调用时发生的，以及包括IO设备引起的中断，应用程序主动发起系统调用(如文件读写)等等。如果操作系统检测到中断异常系统调用的信号后，会通过中断向量表找到对应的处理程序，然后切换成处理程序进程，处理完成后再切换回来。

其实在系统调用时候，可能还会有用户态到内核态的切换，这个过程更加为复杂。在普通上下文，它会的开销比普通上下文切换代价更大了。

如何减少上下文切换？相关推荐

减少上下文切换和避免死锁简述
title: 减少上下文切换和避免死锁简述 date: 2021/8/13 线程有创建和上下文切换的开销: 如何减少上下文切换? 无锁并发编程.多线程竞争锁时,会引起上下文切换,所以多线程切换数据时, ...
什么是上下文切换？如何减少上下文切换？
文章目录导致原因开销如何减少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分配给各个线程的执行时间,因为事件片非常短,所有C ...
如何减少CPU上下文切换
1.减少上下文切换的方法有 1.无锁并发编程多线程竞争时,会引起上下文切换,所以多线程处理数据时,可以用一些办法来避免使用锁,将数据Id按hash算法取模来分段,不同的线程处理不同时端的数据 2.C ...
Java多线程的上下文切换
转载自 https://blog.csdn.net/fuyuwei2015/article/details/71860349 对于上下文切换不同的操作系统模式也不尽相同,这里我们只讨论Unix系统,在 ...
java 优化线程_Java | 多线程调优（下）：如何优化多线程上下文切换？
通过上一讲的讲解,相信你对上下文切换已经有了一定的了解了.如果是单个线程,在 CPU 调用之后,那么它基本上是不会被调度出去的.如果可运行的线程数远大于 CPU 数量,那么操作系统最终会将某个正在运行 ...
关于线程上下文切换，你知道多少？
点击关注公众号,实用技术文章及时了解由于现在大多计算机都是多核CPU,多线程往往会比单线程更快,更能够提高并发,但提高并发并不意味着启动更多的线程来执行.更多的线程意味着线程创建销毁开销加大.上下文 ...
查看java上下文切换,七日打卡--java并发编程之上下文切换
上下文切换 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 ...
多线程上下文切换优化与注意
前言本文来自方腾飞老师<Java并发编程的艺术>第一章. 并发编程的目的是为了让程序运行得更快,但是并不是启动更多的线程就能让程序最大限度地并发执行.在进行并发编程时,如果希望通过多线程 ...
并发编程合集（1）上下文切换详解、死锁及解决方案详解
目录 <Java 并发编程的艺术>第1章--介绍Java并发编程的挑战 1.1 上下文切换 1.1.1 多线程一定快吗 1.1.2 测试上下文切换次数和时长 1.1.3 如何减少上下文切换 ...