简介
在古代计算机系统中，能够有多个CPU，每个CPU又能够有多核。为了充分利用古代CPU的性能，JAVA中引入了多线程，不同的线程能够同时在不同CPU或者不同CPU核中运行。然而对于JAVA程序猿来说创立多少线程是能够本人管制的，然而线程到底运行在哪个CPU上，则是一个黑盒子，一般来说很难得悉。
然而如果是不同CPU核查同一线程进行调度，则可能会呈现CPU切换造成的性能损失。个别状况下这种损失是比拟小的，然而如果你的程序特地在意这种CPU切换带来的损耗，那么能够试试明天要讲的Java Thread Affinity.
Java Thread Affinity简介
java thread Affinity是用来将JAVA代码中的线程绑定到CPU特定的核上，用来晋升程序运行的性能。
很显然，要想和底层的CPU进行交互，java thread Affinity肯定会用到JAVA和native办法进行交互的办法，JNI尽管是JAVA官网的JAVA和native办法进行交互的办法，然而JNI在应用起来比拟繁琐。所以java thread Affinity理论应用的是JNA，JNA是在JNI的根底上进行改进的一种和native办法进行交互的库。
先来介绍CPU中几个概念，别离是CPU，CPU socket和CPU core。
首先是CPU，CPU的全称就是central processing unit,又叫做中央处理器,就是用来进行工作解决的要害外围。
那么什么是CPU socket呢？所谓socket就是插CPU的插槽，如果组装过台式机的同学应该都晓得,CPU就是装置在Socket上的。
CPU Core指的是CPU中的核数，在很久之前CPU都是单核的，然而随着多核技术的倒退，一个CPU中能够蕴含多个核，而CPU中的核就是真正的进行业务解决的单元。
如果你是在linux机子上，那么能够通过应用lscpu命令来查看零碎的CPU状况，如下所示：
Architecture: x86_64CPU op-mode(s): 32-bit, 64-bitByte Order: Little EndianCPU(s): 1On-line CPU(s) list: 0Thread(s) per core: 1Core(s) per socket: 1Socket(s): 1NUMA node(s): 1Vendor ID: GenuineIntelCPU family: 6Model: 94Model name: Intel(R) Xeon(R) Gold 6148 CPU @ 2.40GHzStepping: 3CPU MHz: 2400.000BogoMIPS: 4800.00Hypervisor vendor: KVMVirtualization type: fullL1d cache: 32KL1i cache: 32KL2 cache: 4096KL3 cache: 28160KNUMA node0 CPU(s): 0Flags: fpu vme de pse tsc msr pae mce cx8 apic sep mtrr pge mca cmov pat pse36 clflush mmx fxsr sse sse2 ss syscall nx pdpe1gb rdtscp lm constant_tsc rep_good nopl eagerfpu pni pclmulqdq ssse3 fma cx16 pcid sse4_1 sse4_2 x2apic movbe popcnt tsc_deadline_timer aes xsave avx f16c rdrand hypervisor lahf_lm abm 3dnowprefetch invpcid_single fsgsbase bmi1 hle avx2 smep bmi2 erms invpcid rtm mpx avx512f avx512dq rdseed adx smap avx512cd avx512bw avx512vl xsaveopt xsavec xgetbv1 arat从下面的输入咱们能够看到，这个服务器有一个socket，每个socket有一个core，每个core能够同时解决1个线程。
这些CPU的信息能够称为CPU layout。在linux中CPU的layout信息是寄存在/proc/cpuinfo中的。
在Java Thread Affinity中有一个CpuLayout接口用来和这些信息进行对应：
public interface CpuLayout { int cpus(); int sockets(); int coresPerSocket(); int threadsPerCore(); int socketId(int cpuId); int coreId(int cpuId); int threadId(int cpuId);}依据CPU layout的信息， AffinityStrategies提供了一些根本的Affinity策略，用来安顿不同的thread之间的散布关系，次要有上面几种：
SAME_CORE - 运行在同一个core中。 SAME_SOCKET - 运行在同一个socket中，然而不在同一个core上。 DIFFERENT_SOCKET - 运行在不同的socket中 DIFFERENT_CORE - 运行在不同的core上 ANY - 任何状况都能够这些策略也都是依据CpuLayout的socketId和coreId来进行辨别的，咱们以SAME_CORE为例，按下它的具体实现：
SAME_CORE { @Override public boolean matches(int cpuId, int cpuId2) { CpuLayout cpuLayout = AffinityLock.cpuLayout(); return cpuLayout.socketId(cpuId) == cpuLayout.socketId(cpuId2) && cpuLayout.coreId(cpuId) == cpuLayout.coreId(cpuId2); } }Affinity策略能够有程序，在后面的策略会首先匹配，如果匹配不上则会抉择第二策略，依此类推。
AffinityLock的应用
接下来咱们看下Affinity的具体应用,首先是取得一个CPU的lock,在JAVA7之前，咱们能够这样写：
AffinityLock al = AffinityLock.acquireLock();try { // do some work locked to a CPU.} finally { al.release();}在JAVA7之后，能够这样写：
try (AffinityLock al = AffinityLock.acquireLock()) { // do some work while locked to a CPU.}acquireLock办法能够为线程取得任何可用的cpu。这个是一个粗粒度的lock。如果想要取得细粒度的core，能够用acquireCore:
try (AffinityLock al = AffinityLock.acquireCore()) { // do some work while locked to a CPU.}acquireLock还有一个bind参数，示意是否将以后的线程绑定到取得的cpu lock上，如果bind参数=true，那么以后的thread会在acquireLock中取得的CPU上运行。如果bind参数=false，示意acquireLock会在将来的某个时候进行bind。
下面咱们提到了AffinityStrategy，这个AffinityStrategy能够作为acquireLock的参数应用：
public AffinityLock acquireLock(AffinityStrategy... strategies) { return acquireLock(false, cpuId, strategies); }通过调用以后AffinityLock的acquireLock办法，能够为以后的线程调配和之前的lock策略相干的AffinityLock。
AffinityLock还提供了一个dumpLocks办法，用来查看以后CPU和thread的绑定状态。咱们举个例子：
private static final ExecutorService ES = Executors.newFixedThreadPool(4, new AffinityThreadFactory("bg", SAME_CORE, DIFFERENT_SOCKET, ANY));for (int i = 0; i < 12; i++) ES.submit(new Callable<Void>() { @Override public Void call() throws InterruptedException { Thread.sleep(100); return null; } }); Thread.sleep(200); System.out.println("\nThe assignment of CPUs is\n" + AffinityLock.dumpLocks()); ES.shutdown(); ES.awaitTermination(1, TimeUnit.SECONDS);下面的代码中，咱们创立了一个4个线程的线程池，对应的ThreadFactory是AffinityThreadFactory，给线程池起名bg，并且调配了3个AffinityStrategy。 意思是首先调配到同一个core上，而后到不同的socket上，最初是任何可用的CPU。
而后具体执行的过程中，咱们提交了12个线程，然而咱们的Thread pool最多只有4个线程，能够预感， AffinityLock.dumpLocks办法返回的后果中只有4个线程会绑定CPU，一起来看看：
The assignment of CPUs is0: CPU not available1: Reserved for this application2: Reserved for this application3: Reserved for this application4: Thread[bg-4,5,main] alive=true5: Thread[bg-3,5,main] alive=true6: Thread[bg-2,5,main] alive=true7: Thread[bg,5,main] alive=true从输入后果能够看到，CPU0是不可用的。其余7个CPU是可用的，然而只绑定了4个线程，这和咱们之前的剖析是匹配的。
接下来，咱们把AffinityThreadFactory的AffinityStrategy批改一下，如下所示：
new AffinityThreadFactory("bg", SAME_CORE)示意线程只会绑定到同一个core中，因为在以后的硬件中，一个core同时只能反对一个线程的绑定，所以能够预感最初的后果只会绑定一个线程,运行后果如下：
The assignment of CPUs is0: CPU not available1: Reserved for this application2: Reserved for this application3: Reserved for this application4: Reserved for this application5: Reserved for this application6: Reserved for this application7: Thread[bg,5,main] alive=true能够看到只有第一个线程绑定了CPU，和之前的剖析相匹配。
应用API间接调配CPU
下面咱们提到的AffinityLock的acquireLock办法其实还能够承受一个CPU id参数，间接用来取得传入CPU id的lock。这样后续线程就能够在指定的CPU上运行。
public static AffinityLock acquireLock(int cpuId) { return acquireLock(true, cpuId, AffinityStrategies.ANY); }实时上这种Affinity是寄存在BitSet中的，BitSet的index就是cpu的id，对应的value就是是否取得锁。
先看下setAffinity办法的定义：
public static void setAffinity(int cpu) { BitSet affinity = new BitSet(Runtime.getRuntime().availableProcessors()); affinity.set(cpu); setAffinity(affinity); }再看下setAffinity的应用：
long currentAffinity = AffinitySupport.getAffinity();Affinity.setAffinity(1L << 5); // lock to CPU 5.留神，因为BitSet底层是用Long来进行数据存储的，所以这里的index是bit index，所以咱们须要对十进制的CPU index进行转换。
总结
Java Thread Affinity能够从JAVA代码中对程序中Thread应用的CPU进行管制，十分弱小，大家能够使用起来。
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