多线程中的上下文切换
- 上下文切换是指 CPU 从一个线程转到另一个线程时,需要保存当前线程的上下文状态,恢复另一个线程的上下文状态,以便于下一次恢复执行该线程时能够正确地运行。
- 在多线程中,上下文切换的开销比直接用单线程大,因为在多线程中,需要保存和恢复更多的上下文信息。过多的上下文切换会降低系统的运行效率,因此需要尽可能减少上下文切换的次数。
- 如何减少减少上下文切换
- 减少线程数:可以通过合理的线程池管理来减少线程的创建和销毁,线程数不是越多越好,合理的线程数可以避免线程过多导致上下文切换。
- 使用无锁并发编程:无锁并发编程可以避免线程因等待锁而进入阻塞状态,从而减少上下文切换的发生。
- 使用CAS算法:CAS算法可以避免线程的阻塞和唤醒操作,从而减少上下文切换。
- 使用协程(JDK 19的虚拟线程):协程是一种用户态线程,其切换不需要操作系统的参与,因此可以避免上下文切换。(避免的是操作系统级别的上下文切换,但是仍然需要在JVM层面做一些保存和恢复线程的状态,但是也成本低得多)
- 合理地使用锁:在使用锁的过程中,需要避免过多地使用同步块或同步方法,尽量缩小同步块或同步方法的范围,从而减少线程的等待时间,避免上下文切换的发生。