Java线程上下文切换开销大小与线程数量的关系?

Question

在《Java并发编程的艺术》这本书的1.1.4章节"减少上下文切换实战"中举了一个例子，起初dump jboss进程时发现有300+个worker线程处于 waiting 状态，然后通过减少线程池的线程最大数量来减少处于 waiting 状态的线程数量，意思是这样就能减少上下文切换的次数了。

但是我有一点不太明白，如果大量线程处于 waiting 状态而请求数又少的话，那么OS从300个waiting线程中选一个处理请求跟从100个 waiting 线程中选一个不都是只有1次上下文切换吗；如果新到10个请求，那么无论你处于 waiting 的线程有多少，进行上下文切换的也只有个10个线程吧，线程数量多增加的是内存占用，跟调度开销有什么直接关系吗

Answer 1

这个要看代码怎么写的了，看下面代码：

Integer[] array = new Integer[0];

public synchronized void addElement(Integer i) {
    while(array[0] != null) {
      this.wait();
    }
    array[0] = i;
}

public synchronized void removeElement() {
    while(array[0] == null) {
      this.wait();
    }
    array[0] = null;
    this.notifyAll();
}

假设执行顺序这样的：

1. 线程1，addElement，成功
2. 线程2～101，addElement，waiting
3. 线程102，removeElement，成功
4. 线程2～101，会逐一变成runnable，但是只有一个能够成功，另外99个又会变成waiting

每一次从waiting到runnable都是一次context switch，从runnable 到 waiting也会产生context switch。在这个例子里，一共发生了100+99次。如果要想把线程2～101全部都执行完毕，那么就要产生100+99+...+2+1次context switch。

Answer 2

原因很简单，因为操作系统需要对线程进行维护的（而不论这个线程出于什么样的状态）

所以线程越多，操作系统的开销确实是越大的