Java线程面试题：什么是线程上下文切换？为什么要减少上下文切换？
线程上下文切换是指操作系统为了能够让多个线程并发执行，在运行一个线程前，需要保存当前线程的 CPU 寄存器、程序计数器、栈指针和其他硬件上下文信息，以便于在恢复该线程时还原到之前的状态。而将这些信息保存起来、加载其他线程运行所需的上下文信息，然后再切换到该线程继续执行的过程就被称为线程上下文切换。
在以下的例子中，我们模拟了一个长时间计算任务：
public class ContextSwitchDemo { public static void main(String[] args) throws InterruptedException { // 创建 2 个线程 Thread t1 = new TaskThread(); Thread t2 = new TaskThread(); long start = System.currentTimeMillis(); t1.start(); t2.start(); // 等待两个线程执行完成 t1.join(); t2.join(); System.out.println("Task finished in " + (System.currentTimeMillis() - start) / 1000.0 + " seconds."); } static class TaskThread extends Thread { @Override public void run() { long sum = 0L; for (long i = 0; i < 50000000L; i++) { sum += i; } System.out.println("Task result: " + sum); } } }
在本例中，我们创建了两个计算任务的线程，每个线程都会进行一个较长时间的连续计算任务，并且输出计算结果。在运行过程中，切换线程的上下文会带来一定的开销，从而降低系统的效率。
减少上下文切换的原因如下：
- 系统运行时会出现很多线程切换的情况，如果上下文切换时间过长，会造成 CPU 时间浪费，导致系统效率低下；
- 上下文切换需要保存和恢复线程的状态，需要大量地在内存中进行数据读写操作，会对系统缓存产生损耗。同时，在多个核心 CPU 中切换线程也会造成不必要的上下文切换，影响多核性能。
为了减少上下文切换，可以采用以下几种措施：
- 减少线程的数量，减少线程之间的竞争。
- 优化线程调度算法，使得 CPU 更加高效地执行程序。
- 使用同步机制避免线程资源争用，减少上下文切换。
总结：线程上下文切换是多线程编程过程中普遍存在的一个问题，但是过多的上下文切换会造成资源和时间的浪费，影响系统的效率。通过减少线程数量、优化线程调度算法和使用同步机制等方式，可以有效地减少线程上下文切换，提高多线程编程的效率和稳定性。
