上下文切换

单核处理器是如何支持多线程编程的？ CPU通过给每个线程分配CPU时间片来实现。

• 时间片是CPU分配给各个线程的时间，时间片非常短，CPU通过不停切换线程执行，切换时间很快，让人感觉是在同时执行。
• CPU通过时间片算法来循环执行任务，当前任务执行完一个时间片后会切换到下一个任务，切换前辉保存上一个任务的状态，便于下次切回的时候可以再加载这个任务的状态。任务从保存到再加载的过程就是一次上下文切换。
• 因为线程有创建和上下文的切换的开销，并发执行累加操作次数没有很高的时候，速度会比串行执行慢。

测试上下文切换次数和时长的工具

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

如何减少上下文切换

• 无锁并发编程。多线程竞争锁时，会引起上下文切换，可以用些方法来避免用锁。比如对数据id计算取模分段，不同线程处理不同段的数据。
• CAS算法。CAS:Compare and Swap, 翻译成比较并交换。 java.util.concurrent包中借助CAS实现了区别于synchronouse同步锁的一种乐观锁。
• 使用最少线程。避免创建不需要的线程。比如任务很少，不比创建大量线程，可能会导致大量线程处于等待状态。
• 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。具体java如何实现协程要找个时间研究下。

死锁

dump分析死锁

• 一旦出现死锁，业务是可感知的，不能继续提供服务。只能通过dump线程查看是哪个线程出现了问题。
• Jstack是JDK自带的命令行工具，主要用于线程Dump分析

1. 我们先用Jps来查看java进程id(或者Linux的ps命令)

   
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2. jstack的使用

   
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3. jstack输出线程dump信息到文件

   
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4. 查看文件，关键字是at DeadThread.run，比如at DeadThread.run（DeadThread.java:37），说明Thread-1实在DeadThread类的37行处发生死锁

   
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避免死锁的常见方法

• 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，否则会出现解锁失效的情况。