即使是单核处理器也支持多线程执行代码,CPU通过给每个线程分配CPU时间片来实现这个机制。时间片是CPU分配给各个线程的时间,因为时间片很短,所有CPU通过不停地切换线程执行,让我们感觉像多个线程同时执行,时间片一般是几十毫秒。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后会切换到下一个任务。在切换前会保存上个任务的状态,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。上下文切换会影响多线程的执行速度。可以使用Lmbench3测量上下文切换的时长,使用vmstat测量上下文切换的次数。
减少上下文切换的方法有无锁并发编程,CAS算法,使用最少线程和使用协程。
无锁并发编程:多线程竞争锁时,会引起上下文切换,所以多线程处理数据时,可以用一些办法来避免使用锁,若将数据的ID按照Hash算法取模分段,不同的线程处理不同段的数据。
CAS(Compare and Swap)算法:Java的Atomic包使用CAS算法来更新数据,而不需要加锁。(CAS包含了三个操作数,内存值V,预估值A和更新值B。当且仅当V==A时,V将被赋值给B,否则循环判断V是否与A相等)
使用最少线程:避免创建不需要的线程
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
使用jstack查看线程的使用情况
1.sudo -u admin /usr/bin/jstack pid > /home/cherry/dump17
2.grep java.lang.Thread.State dump17 | awk '{print $2$3$4$5}' | sort | uniq -c
3.打开dump文件查看处于WATING(onobjectmonitor)的线程在做什么
避免死锁的几个常见方法:
避免一个线程同时获取多个锁
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
尝试使用定时锁,使用lock.tryLock(timeout)来替代使用内部锁机制
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
资源限制是指在进行并发编程时,程序的执行速度受限于计算机硬件资源和软件资源。硬件资源限制有带宽的上传/下载速度,硬盘读写速度和CPU的处理速度。软件资源限制有数据库的连接数和socket连接数等。在并发编程中,将代码执行速度加快的原则是将代码中串行执行的部分变成并发执行。但如果并发执行受限于资源,仍在串行执行,此时程序不仅不会加快执行,反而会变慢,因为增加了上下文切换和资源调度的时间。对于硬件资源限制,可以考虑使用集群并行执行程序。对于软件资源限制,可以考虑使用资源池将资源复用。