第一章-并发编程的挑战

并发编程目的是让程序运行的更快。并不是启动更多的线程就能让程序最大限度的执并发执行。并发编程时，如果想通过多线程执行任务让程序执行的更快，会有很多挑战。比如：

• 上下文切换问题
• 死锁问题
• 受限于软件和硬件资源

1.1 - 上下文切换

单核处理器也能支持多线程执行代码。CPU给每个线程分配cpu时间片来实现这个机制。时间片是CPU分配给每个线程的执行时间，时间非常短(一般几十ms)，所以通过不停的切换线程执行，所以感觉多线程是同时执行的。

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，保存这个任务的状态，然后切换到下一个任务。
保存状态是为了下次切换到这个任务的时候，可以再加载这个任务的状态。任务从保存到再加载的过程就是一次上下文切换。

1.1.1 - 测试上下文切换次数和时长

通过工具测量上下文切换带来的消耗：

1. Lmbench3测量上下文切换时长
2. vmstat测量上下文切换次数 vmstat 1

1.1.2 - 减少上下文切换

方法有：

1. 无锁并发编程
   多线程竞争锁，会引起上下文切换。所以多线程处理数据时，可以使用其他办法来避免使用锁。比如，id按照hash算法取模分段，不同的线程处理
   不同的数据。

2. cas算法
   Java的Atomic包使用cas算法来更新数据，不需要加锁

3. 使用最少线程
   避免创建不需要的线程。比如任务少，但创建了很多线程来处理。造成大量线程都处于等待状态。

4. 协程
   在单线程里实现多任务调度，在单线程里维持多个任务间的切换

1.2 - 死锁

避免死锁的几个常见办法：

1. 避免在一个线程同时获取多个锁
2. 避免一个线程在锁内同时占用多个资源，尽量保证一个锁只占用一个资源
3. 尝试使用定时锁，使用lock.tryLock(timeout)来替代内部锁机制