并发编程合集（1）上下文切换详解、死锁及解决方案详解

原创

已于 2022-12-19 14:14:00 修改 · 480 阅读

0 ·

CC 4.0 BY-SA版权

文章标签：

#java

于 2022-12-16 15:53:02 首次发布

本文探讨了Java并发编程中常见的挑战，包括上下文切换的影响、死锁的预防、资源限制及其实战案例。提供了减少上下文切换的具体方法和避免死锁的策略。

《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

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通过不停地切换线程执行，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（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。

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。

1.1.1 多线程一定快吗

下面的代码演示串行和并发执行并累加操作的时间，请分析：下面的代码并发执行一定比串行执行快吗？

public class ConcurrencyTest {
   
   
    private static final long count = 10000l;
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
   
   
        concurrency();
        serial();
    }
    private static void concurrency() throws InterruptedException {
   
   
        long start = System.currentTimeMillis();
        Thread thread = new Thread(new Runnable() {
   
   
            @Override
            public void run() {
   
   
                int a = 0;
                for (long i = 0; i < count; i++) {
   
   
                    a += 5;
                }
            }
        });
        thread.start();
        int b = 0;
        for (long i = 0; i < count; i++) {
   
   
            b--;
        }
        long time = System.currentTimeMillis() - start;
        thread.join();
        System.out.println("concurrency :" + time+"ms,b="+b);
    }
    private static void serial() {
   
   
        long start = System.currentTimeMillis();
        int a = 0;
        for (long i = 0; i < count; i++) {
   
   
            a += 5;
        }
        int b = 0;
        for (long i = 0; i < count; i++) {
   
   
            b--;
        }
        long time = System.currentTimeMillis() - start;
        System