减少上下文切换的方式

参考书籍：《Java 并发编程的艺术》— 方腾飞 魏鹏 程晓明 著
 

什么是上下文切换
 

即使是单核 CPU 也是支持多线程技术的，CPU 通过给每个线程分配一定量的 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，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，以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。

上下文切换会带来一定的性能开销，在线程数量比较多的时候，这种开销是必须考虑的。
 

上下文切换次数查看

在 Linux 系统下可以使用 vmstat 命令来查看上下文切换的次数，下面是利用 vmstat 查看上下文切换次数的示例：

CS（Context Switch）表示上下文切换的次数

emmmmm。。。。。我这个服务用户量少的可怜。。。这里只是简单举个例子

 

减少上下文切换的方式

 
既然上下文切换会导致额外的开销，因此减少上下文切换次数便可以提高多线程程序的运行效率。

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

• 无锁并发编程：多线程竞争时，会引起上下文切换（因为只有一个线程能进入临界区，获取锁失败的线程会被阻塞在临界区之外，线程此时挂起），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 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，而不需要加锁。（这种方式思想同无锁并发编程一样，只不过这是一种具体的且常见的实现手段）
• 使用最少线程：避免创建不需要的线程，比如任务很少，但是创建了很多线程来处理，这样会造成大量线程都处于等待状态。（使用少量线程不止可以减少上下文切换，同时也减少了系统的开销）
• 使用协程：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。