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多线程编程中什么是上下文切换?

参考答案:

在多线程编程中,上下文切换(Context Switching)是指操作系统将CPU的控制权从一个线程切换到另一个线程的过程。这个过程涉及保存当前线程的上下文(即线程的状态信息,如程序计数器、寄存器状态、内存管理信息等)并恢复另一个线程的上下文,以便该线程可以继续执行。

上下文切换通常发生在以下情况:

  1. 时间片轮转:操作系统使用时间片轮转调度算法来分配CPU时间。当一个线程的时间片用完时,操作系统会将其上下文保存,并将CPU的控制权切换到下一个线程。
  2. 线程阻塞:当一个线程因为等待某些资源(如I/O操作)而阻塞时,操作系统会将其上下文保存,并将CPU的控制权切换到其他可运行的线程。
  3. 线程主动让出CPU:线程可以通过调用某些系统调用(如sleep、yield等)来主动让出CPU。在这种情况下,操作系统会保存当前线程的上下文,并切换到其他可运行的线程。

上下文切换需要一定的开销,包括保存和恢复线程上下文的时间、CPU缓存失效等。因此,过多的上下文切换可能会影响程序的性能。为了减少上下文切换的开销,操作系统通常会采用一些优化策略,如减少线程数量、使用线程池等。