JAVA 绑定线程到指定CPU上

CPU个数、核数、线程数、JAVA多线程关系

cpu个数、核数、线程数的关系

cpu个数：是指物理上，也及硬件上的核心数；

核数：是逻辑上的，简单理解为逻辑上模拟出的核心数；

线程数：是同一时刻设备能并行执行的程序个数，线程数=cpu个数 * 核数【如果有超线程，再乘以超线程数】

cpu线程数和Java多线程

首先明白几个概念：

(1) 单个cpu线程在同一时刻只能执行单一指令，也就是一个线程。

(2) 单个线程同时只能在单个cpu线程中执行。

(3) 线程是操作系统最小的调度单位，进程是资源（比如：内存）分配的最小单位。

(4)Java中的所有线程在JVM进程中,CPU调度的是进程中的线程。

(5)Java多线程并不是由于cpu线程数为多个才称为多线程，当Java线程数大于cpu线程数，操作系统使用时间片轮转（RR）调度算法，频繁的进行上下文切换，以便并发执行其他线程。

(6)cpu执行Java程序，其根本是执行java代码编译后的操作系统可以识别的指令，cpu执行一条指令的时间是ns级别的（1.6G的cpu执行一条指令，大概需要0.6ns），而cpu上下文切换则需要5000-10000个CPU时钟周期。

(7)受内核限制，Linux系统单个进程最多开启1000个线程，Windows系统单个进程最多开启2000个线程。

(8)默认情况下，Java中每创建一个线程，操作系统会分配1M的栈空间。

那么java多进程，每个进程又多线程，cpu是如何调度的呢？

个人理解：操作系统并不是单纯均匀的分配cpu执行不同的进程，因为线程是调度的最小单位，所以会根据不同进程中的线程个数进行时间分片，均匀的执行每个线程，也就是说A进程中有10个线程，而B进程中有2个线程，那么cpu分给进程的执行时间理论上应该是5:1才合理。

cpu线程数和java线程数有直接关系吗？

个人理解：没有直接关系，正如上面所说，cpu采用分片机制执行线程，给每个线程划分很小的时间颗粒去执行，但是真正的项目中，一个程序要做很多的的操作，读写磁盘、数据逻辑处理、出于业务需求必要的休眠等等操作，当程序在进行I/O操作的时候，线程是阻塞的，线程由运行状态切换到等待状态，此时cpu会做上下文切换，以便处理其他的程序；当I/O操作完成后，cpu 会收到一个来自硬盘的中断信号，并进入中断处理例程，手头正在执行的线程因此被打断，回到 ready 队列。而先前因 I/O 而waiting 的线程随着 I/O 的完成也再次回到 就绪 队列，这时 cpu 可能会选择它来执行。

如何确定程序最佳线程数？

个人理解：如果所有的任务都是计算密集型的，则创建的多线程数 = 处理器核心数就可以了

​ 如果io操作比较耗时，则根据具体情况调整线程数，此时 多线程数 = n*处理器核心数

​ 一般情况程序线程数等于cpu线程数的两到三倍就能很好的利用cpu了，过多的程序线程数不但不会提高性能，反而还会因为线程间的频繁切换而受影响，具体需要根据线程处理的业务考略，不断调整线程数个数，确定当前系统最优的线程数。

CPU亲和性

了解下将进程与 CPU 进行绑定的好处。

进程绑定 CPU 的好处：在多核 CPU 结构中，每个核心有各自的L1、L2缓存，而L3缓存是共用的。如果一个进程在核心间来回切换，各个核心的缓存命中率就会受到影响。相反如果进程不管如何调度，都始终可以在一个核心上执行，那么其数据的L1、L2 缓存的命中率可以显著提高。

所以，将进程与 CPU 进行绑定可以提高 CPU 缓存的命中率，从而提高性能。而进程与 CPU 绑定被称为：CPU 亲和性。

Java绑定线程到指定核心

使用Java-Thread-Affinity

        <!-- https://mvnrepository.com/artifact/net.openhft/Java-Thread-Affinity -->
        <dependency>
            <groupId>net.openhft</groupId>
            <artifactId>Java-Thread-Affinity</artifactId>
            <version>3.2.3</version>
        </dependency>

代码:

 try (AffinityLock affinityLock = AffinityLock.acquireLock(5)) {
            while (true) {
                
            }
  }

运行以后可以发现第6个核心满载100%

参考:

Java如何绑定线程到指定CPU上执行?

java实现将线程绑定到某个CPU核上(线程亲和性)

java高级用法之:绑定CPU的线程Thread-Affinity