【Java】上下文切换笔记

线程池优化根据？多线程效率高还是单线程效率高？

对于这个问题，首先考虑有多少个用户，如果用户量很少的话，单线程不一定比并发线程效率差，甚至有可能要高于并发线程效率执行时间。如果是百万级以上，多线程效率是远远高于单线程的，那为何用户量少的时候，单线程有时候比多线程效率高呢？这里面需要考虑一个因素：上下文切换。

上下文切换，有时也称做进程切换或任务切换，是指CPU从一个进程或线程切换到另一个进程或线程。

在上下文切换过程中，CPU会停止处理当前运行的程序，并保存当前程序运行的具体位置以便之后继续运行。从这个角度来看，上下文切换有点像我们同时阅读几本书，在来回切换书本的同时我们需要记住每本书当前读到的页码。在程序中，上下文切换过程中的“页码”信息是保存在进程控制块（PCB）中的。PCB还经常被称作“切换帧”（switchframe）。“页码”信息会一直保存到CPU的内存中，直到他们被再次使用。

测试工具：

Lmbench3可以测试上下文切换的时长

vmstat可以测量上下文切换的次数

说明：CS(Content Switch)表示上下文切换的次数

如何减少上下文切换：

1.无锁并发编程：多线程竞争锁会引起上下文切换，可以用一些办法来避免使用锁

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。

4.协程：单线程实现多任务的调度，在单个线程里面维持多任务的切换。

减少上下文切换思考：

上下文切换又分为2种：让步式上下文切换和抢占式上下文切换。前者是指执行线程主动释放CPU，与锁竞争严重程度成正比，可通过减少锁竞争来避免；后者是指线程因分配的时间片用尽而被迫放弃CPU或者被其他优先级更高的线程所抢占，一般由于线程数大于CPU可用核心数引起，可通过调整线程数，适当减少线程数来避免。具体来说就是调整线程池里面线程的数目来优化。

线程池的关键点是：1、尽量减少线程切换和管理的开支； 2、最大化利用cpu。 对于1，要求线程数尽量少，这样可以减少线程切换和管理的开支； 对于2，要求尽量多的线程，以保证CPU资源最大化的利用。

所以对于任务耗时短的情况，要求线程尽量少，如果线程太多，有可能出现线程切换和管理的时间，大于任务执行的时间，那效率就低了； 对于耗时长的任务，要分是cpu任务，还是io等类型的任务。如果是cpu类型的任务，线程数不宜太多；但是如果是io类型的任务，线程多一些更好，可以更充分利用cpu。 所以： 高并发，低耗时的情况：建议少线程，只要满足并发即可；例如并发100，线程池可能设置为10就可以 低并发，高耗时的情况：建议多线程，保证有空闲线程，接受新的任务；例如并发10，线程池可能就要设置为20； 高并发高耗时：1要分析任务类型，2增加排队，3、加大线程数

参考文章：《Java并发编程的艺术》 

                   http://ifeve.com/question/如何减少上下文切换？/

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