Java 并发编程艺术 第一章 并发编程的挑战

1.1 什么是上下文切换

CPU 通过时间分片分配算法来循环执行任务，当前任务执行一个时间分片后会切换到下一个任务，时间片一般是几十毫秒（ms）。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。

1.2 测量上下文切换的工具

• Lmbench3 可以测量上下文切换的时长
• vmstat 可以测量上下文切换的次数

1.3 如何减少上下文的切换

• 无锁并发编程。多线程竞争锁时，会引起上下文切换，可以利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（分段锁）。
• CAS 算法。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。
• 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。

1.4 死锁与避免死锁的常见方法

什么是死锁

线程 t1 和 t2 互相等待对方释放锁。

造成死锁的常见原因

1. t1 拿到锁之后，因为一些异常情况没有释放锁（死循环）。
2. t1 拿到一个数据库锁，释放锁的时候抛出的异常，没有释放掉。

如何查找死锁

dump 线程信息。

避免死锁的几个常见方法

1. 避免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，尽量保证每个锁只占用一个资源。
3. 尝试使用定时锁，使用 lock.tryLock(timeout) 来代替使用内部锁机制。
4. 对于数据库锁，加锁和解锁必须在一个数据库连接里，否则会出现解锁失败的情况。