java并发线程优化之线程引入的开销

如何让多线程优于单线程程序，很简单的一个原则：多线程并行带来的优势要优于引入多线程带来的开销。

下面来讨论多线程在哪些方面会带来开销：

1，切换上下文

      产生原因举例：多线程竞争锁时被阻塞，该线程就会阻塞，会被jvm挂起，造成上下文切换，目的是为了新线程分配新的资源。

                                   如果线程数多于cpu内核数多会引起上下文的切换。

      如何分析上下文切换开销太大：unix系列的vmstat及windows系统的perfmon都能报告上下文切换占用时间，如果超过内核的10%时间，那就很有可能是线程阻塞

      或者竞争锁引起。

      vmstat命令各个列的含义如下表：

    

列名	含义
r	运行队列的长度，即等待执行的线程数目
b	处于阻塞状态或者等待IO完成状态的线程数目
in	系统中断的数目
cs	上下文切换的数目
us	CPU执行用户态线程的时间占比
sys	CPU执行系统态线程占用的时间占比，包含内核和中断两部分
wa	CPU处于等待状态的时间占比（CPU等待状态即所有线程都处于被阻塞或者等待IO完成状态）
id	CPU处于完全空闲状态的时间占比

2，内存同步

synchronized，volatile会设置memory barrier（内存关卡），要求必需使用内存关卡来进行缓存刷新，缓存无效，形成性能瓶颈，影响重排序

     如何进行优化：逃逸分析方法，简单的理解就是看该本地对象是否未被堆中对象引用，如果没有就可进行锁消除等操作，很多工作实际在jvm中的jit进行优化编译时

                                 就会做掉，比如常用的锁优化机制：自旋锁、锁消除、锁粗化、偏向锁等。

3，阻塞

   非竞争的同步由jvm完全掌控，而竞争的同步可能会需要os的活动，从而引起较大的开销，既然有竞争，竞争失败的线程肯定会引起阻塞。

    如果处理阻塞；两种方式：自旋、挂起

                               自旋应用场景：等待时间短

                               挂起：适合等待时间长