并发编程的目的是为了让程序运行得更快，但是，并不是启动更多的线程就能让程序最大限度地并发执行。在进行并发编程时，如果希望通过多线程执行任务让程序运行得更快，会面临非常多的挑战。

上下文切换

CPU通过时间片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（也有可能是同一个任务）。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（这个我理解只要切换到其他线程了就算一次上下文切换，比如一个线程执行完了切换到别的线程）。

减少上下文切换

首先需要明确触发上下文切换的原因：

• 线程分配的时间片用完，发生切换
• 线程发生阻塞或提前结束，发生切换

无锁并发编程

多线程竞争锁时，未获取到锁的线程会进行阻塞，发生上下文切换。所以避免使用锁可以减少上下文的切换。

CAS算法

通过CAS进行循环来更新数据时，如果在时间片用完之前完成了更新，就会减少线程切换。

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，会造成大量线程处于等待状态，CPU切换到等待状态的线程白白浪费时间。

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，尽可能在单线程里干更多活。

死锁

当两个线程因为竞争资源而互相等待时就会发生死锁。

避免死锁

• 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)来提到使用内部锁机制
• 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的情况。

资源限制挑战

主要指计算机硬件和软件资源的限制而影响程序并发的效果，比如服务器带宽、CPU核心数、硬盘读写速度等。

解决资源限制

相应地提高硬件的性能，比如选用带宽更高、核心数更多的服务器，搭建服务器集群，采用高速读写硬盘、数据库或socket连接池复用技术等

参考资料

• 《Java并发编程的艺术》
• https://blog.csdn.net/qq_24672657/article/details/102731489

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