时间片
CPU通过给现成分配时间片的形式来实现多线程。所以单核CPU也支持多线程执行。
多个线程看起来像同时运行，实则是轮番运行，由于时间片通常很短（在Linux上为5ms－800ms），用户不会感觉到。
上下文切换
CPU通过时间片分配算法来循环执行任务。切换时间片的同时，会保存上一个执行线程任务的状态，用于切回。从切换出到切换回，算作一次上下文的切换。
比如，从英语课下课切换成数学课，老师和同学需要记住上节英语课上到哪一节了。上完其他课程再上英语课，就接着上一节讲到的位置接着上。
但是，如果一直上英语课不切换成其他课程，学英语的效率就会变得更高，因为节省了思维切换的开销。
同理，多线程在上下文切换时，也会造成开销。这就导致多线程在某些情况下，执行速度并不会比单线程要快。
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| public class ConcurrencyTest {
private static final long count = 10000l;
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
concurrency();
serial();
}
private static void concurrency() throws InterruptedException {
long start = System.currentTimeMillis();
Thread thread = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
int a = 0;
for (long i = 0; i < count; i++) {
a += 5;
}
}
});
thread.start();
int b = 0;
for (long i = 0; i < count; i++) {
b--;
}
long time = System.currentTimeMillis() - start;
thread.join();
System.out.println("concurrency :" + time + "ms,b=" + b);
}
private static void serial() {
long start = System.currentTimeMillis();
int a = 0;
for (long i = 0; i < count; i++) {
a += 5;
}
int b = 0;
for (long i = 0; i < count; i++) {
b--;
}
long time = System.currentTimeMillis() - start;
System.out.println("serial:" + time + "ms,b=" + b + ",a=" + a);
}
}
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执行结果：
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| concurrency :2ms,b=-10000
serial:0ms,b=-10000,a=50000
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可见，多线程效率反而低了，这便体现了上下文切换所造成的多余的耗费。
如何减少上下文的切换
减少上下文切换的方法有无锁并发编程、CAS算法、使用最少线程和使用协程。
无锁并发编程：
多线程竞争锁时，会引起上下文切换，
可将数据的ID按照Hash算法取模分段，不同的线程处理不同段的数据，可以避免使用锁。
CAS算法：
Java的Atomic包使用CAS算法来更新数据，而不需要加锁。
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。
参考
<<Java并发编程的艺术>>