多執行緒上下文切換

什麼是上下文切換

上下文切換（context-switching）是儲存和恢復cpu狀態的過程，它使得執行緒執行能夠從中斷點恢復執行。

上下文切換時多工作業系統和多執行緒環境的基本特徵。

即使是單核cpu也支援多執行緒執行**，cpu通過給每個執行緒分配cpu時間片來實現這個機制。時間片是cpu分配給各個執行緒的時間，因為時間片非常短，所以cpu通過不停地切換執行緒執行，讓我們感覺多個執行緒時同時執行的，時間片一般是幾十毫秒（ms）。

cpu通過時間片分配演算法來迴圈執行任務，當前任務執行乙個時間片後會切換到下乙個任務。但是，在切換前會儲存上乙個任務的狀態，以便下次切換回這個任務時，可以再次載入這個任務的狀態，從任務儲存到再載入的過程就是一次上下文切換。

這就像我們同時讀兩本書，當我們在讀一本英文的技術書籍時，發現某個單詞不認識，於是便開啟中英文詞典，但是在放下英文書籍之前，大腦必須先記住這本書讀到了多少頁的第多少行，等查完單詞之後，能夠繼續讀這本書。這樣的切換是會影響讀書效率的，同樣上下文切換也會影響多執行緒的執行速度。

如何減少上下文切換

既然上下文切換會導致額外的開銷，因此減少上下文切換次數便可以提高多執行緒程式的執行效率。減少上下文切換的方法有無鎖併發程式設計、cas演算法、使用最少執行緒和使用協程。