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。
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