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CPU通过不停地切换线程执行，让我们感觉多个线程是同时执行，时间片一般 几十毫秒 (ms)。
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。
这就像我们同时读两本书，当我们在读一本英文的技术书时，发现某个单词不认识，于是便打开中英文字典，但是在放下英文技术书之前，大脑必须先记住这本书读到了多少页的第多少行，等查完单词之后，能够继续读这本书。这样的切换是会影响读书效率的，同样上下文
切换也会影响多线程的执行速度。
导致原因
1.自发性切换
线程由于自身原因切出。
- Thread.sleep
- wait
- Thread.yield
- Thread.join
- LockSupport.park
- 发起了IO操作如读文件
- 等待其他线程持有的锁
- 非自发性切换
线程由于调度器的原因被迫切出
- 被切出的时间片用完
- 比被切出线程的优先级更高的线程需要被运行
开销
- 直接开销
- 操作系统保存和恢复上下文所需的开销
- 线程调度器 进行线程调度的开销: 比如按照一定的规则决定哪个线程会占用处理器运行
- 间接开销
- 处理器高速缓存重新加载的开销
- 上下文切换也可能导致一级高速缓存中的内容被冲刷
如何减少上下文切换
无锁并发编程
多线程竞争时，会一起上下文切换，所以多线程处理数据时，可以用一些办法来避免使用锁，如将数据的ID按照Hash的算法取模分段，不同的线程处理不同段的数据。CAS
java的Atomic包 使用CAS算法来更新数据，而不需要加锁使用最少线程
避免创建不需要的线程，比如人物很少，但是创建了很多线程来处理，这样会造成大量线程都处于等待状态。协程
在单线程里实现多任务调度，并在单线程里维持多个任务间的切换
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