面試官:請你講講Thread.sleep(0) 的作用?


來源:cnblogs.com/keyyang/p/4128424.html

  • 我們先回顧一下操作系統原理。
  • 看完了 Thread.Sleep 的作用,我們再來想想文章開頭的兩個問題。
    • 第一個問題?
    • 第二個問題?

我們可能經常會用到 Thread.Sleep 函數來吧使線程掛起一段時間。那麼你有沒有正確的理解這個函數的用法呢?

思考下面這兩個問題:

假設現在是 2008-4-7 12:00:00.000,如果我調用一下 Thread.Sleep(1000) ,在 2008-4-7 12:00:01.000 的時候,這個線程會不會被喚醒?

某人的代碼中用了一句看似莫明其妙的話:Thread.Sleep(0) 。既然是 Sleep 0 毫秒,那麼他跟去掉這句代碼相比,有啥區別麼?

我們先回顧一下操作系統原理。

操作系統中,CPU競爭有很多種策略。Unix系統使用的是時間片算法,而Windows則屬於搶佔式的。

在時間片算法中,所有的進程排成一個隊列。操作系統按照他們的順序,給每個進程分配一段時間,即該進程允許運行的時間。如果在時間片結束時進程還在運行,則CPU將被剝奪並分配給另一個進程。如果進程在時間片結束前阻塞或結束,則CPU當即進行切換。調度程 序所要做的就是維護一張就緒進程列表,當進程用完它的時間片後,它被移到隊列的末尾。

所謂搶佔式操作系統,就是說如果一個進程得到了 CPU 時間,除非它自己放棄使用 CPU ,否則將完全霸佔 CPU 。因此可以看出,在搶 佔式操作系統中,操作系統假設所有的進程都是“人品很好”的,會主動退出 CPU 。

在搶佔式操作系統中,假設有若干進程,操作系統會根據他們的優先級、飢餓時間(已經多長時間沒有使用過 CPU 了),給他們算出一 個總的優先級來。操作系統就會把 CPU 交給總優先級最高的這個進程。當進程執行完畢或者自己主動掛起後,操作系統就會重新計算一 次所有進程的總優先級,然後再挑一個優先級最高的把 CPU 控制權交給他。

我們用分蛋糕的場景來描述這兩種算法。假設有源源不斷的蛋糕(源源不斷的時間),一副刀叉(一個CPU),10個等待喫蛋糕的人(10 個進程)。

如果是 Unix操作系統來負責分蛋糕,那麼他會這樣定規矩:每個人上來喫 1 分鐘,時間到了換下一個。最後一個人喫完了就再從頭開始。於是,不管這10個人是不是優先級不同、飢餓程度不同、飯量不同,每個人上來的時候都可以喫 1 分鐘。當然,如果有人本來不太餓,或者飯量小,吃了30秒鐘之後就喫飽了,那麼他可以跟操作系統說:我已經喫飽了(掛起)。於是操作系統就會讓下一個人接着來。

如果是 Windows 操作系統來負責分蛋糕的,那麼場面就很有意思了。他會這樣定規矩:我會根據你們的優先級、飢餓程度去給你們每個人計算一個優先級。優先級最高的那個人,可以上來喫蛋糕——喫到你不想喫爲止。等這個人喫完了,我再重新根據優先級、飢餓程度來計算每個人的優先級,然後再分給優先級最高的那個人。

這樣看來,這個場面就有意思了——可能有些人是PPMM,因此具有高優先級,於是她就可以經常來喫蛋糕。可能另外一個人是個醜男,而去很ws,所以優先級特別低,於是好半天了才輪到他一次(因爲隨着時間的推移,他會越來越飢餓,因此算出來的總優先級就會越來越高,因此總有一天會輪到他的)。而且,如果一不小心讓一個大胖子得到了刀叉,因爲他飯量大,可能他會霸佔着蛋糕連續喫很久很久,導致旁邊的人在那裏咽口水。。。

而且,還可能會有這種情況出現:操作系統現在計算出來的結果,5號PPMM總優先級最高,而且高出別人一大截。因此就叫5號來喫蛋糕。5號吃了一小會兒,覺得沒那麼餓了,於是說“我不吃了”(掛起)。因此操作系統就會重新計算所有人的優先級。因爲5號剛剛喫過,因此她的飢餓程度變小了,於是總優先級變小了;而其他人因爲多等了一會兒,飢餓程度都變大了,所以總優先級也變大了。不過這時候仍然有可能5號的優先級比別的都高,只不過現在只比其他的高一點點——但她仍然是總優先級最高的啊。因此操作系統就會說:5號mm上來喫蛋糕……(5號mm心裏鬱悶,這不剛喫過嘛……人家要減肥……誰叫你長那麼漂亮,獲得了那麼高的優先級)。

那麼,Thread.Sleep 函數是幹嗎的呢?還用剛纔的分蛋糕的場景來描述。上面的場景裏面,5號MM在吃了一次蛋糕之後,覺得已經有8分飽了,她覺得在未來的半個小時之內都不想再來喫蛋糕了,那麼她就會跟操作系統說:在未來的半個小時之內不要再叫我上來喫蛋糕了。這樣,操作系統在隨後的半個小時裏面重新計算所有人總優先級的時候,就會忽略5號mm。Sleep函數就是幹這事的,他告訴操作系統“在未來的多少毫秒內我不參與CPU競爭”。

看完了 Thread.Sleep 的作用,我們再來想想文章開頭的兩個問題。

第一個問題?

對於第一個問題,答案是:不一定。因爲你只是告訴操作系統:在未來的1000毫秒內我不想再參與到CPU競爭。那麼1000毫秒過去之後,這時候也許另外一個線程正在使用CPU,那麼這時候操作系統是不會重新分配CPU的,直到那個線程掛起或結束;況且,即使這個時候恰巧輪到操作系統進行CPU 分配,那麼當前線程也不一定就是總優先級最高的那個,CPU還是可能被其他線程搶佔去。

與此相似的,Thread有個Resume函數,是用來喚醒掛起的線程的。好像上面所說的一樣,這個函數只是“告訴操作系統我從現在起開始參與CPU競爭了”,這個函數的調用並不能馬上使得這個線程獲得CPU控制權。

第二個問題?

對於第二個問題,答案是:有,而且區別很明顯。假設我們剛纔的分蛋糕場景裏面,有另外一個PPMM 7號,她的優先級也非常非常高(因爲非常非常漂亮),所以操作系統總是會叫道她來喫蛋糕。而且,7號也非常喜歡喫蛋糕,而且飯量也很大。不過,7號人品很好,她很善良,她沒喫幾口就會想:如果現在有別人比我更需要喫蛋糕,那麼我就讓給他。因此,她可以每喫幾口就跟操作系統說:我們來重新計算一下所有人的總優先級吧。不過,操作系統不接受這個建議——因爲操作系統不提供這個接口。於是7號mm就換了個說法:“在未來的0毫秒之內不要再叫我上來喫蛋糕了”。這個指令操作系統是接受的,於是此時操作系統就會重新計算大家的總優先級——注意這個時候是連7號一起計算的,因爲“0毫秒已經過去了”嘛。因此如果沒有比7號更需要喫蛋糕的人出現,那麼下一次7號還是會被叫上來喫蛋糕。

因此,Thread.Sleep(0)的作用,就是“觸發操作系統立刻重新進行一次CPU競爭”。競爭的結果也許是當前線程仍然獲得CPU控制權,也許會換成別的線程獲得CPU控制權。這也是我們在大循環裏面經常會寫一句Thread.Sleep(0) ,因爲這樣就給了其他線程比如Paint線程獲得CPU控制權的權力,這樣界面就不會假死在那裏。

另外,雖然上面提到說“除非它自己放棄使用 CPU ,否則將完全霸佔 CPU”,但這個行爲仍然是受到制約的——操作系統會監控你霸佔CPU的情況,如果發現某個線程長時間霸佔CPU,會強制使這個線程掛起,因此在實際上不會出現“一個線程一直霸佔着 CPU 不放”的情況。至於我們的大循環造成程序假死,並不是因爲這個線程一直在霸佔着CPU。實際上在這段時間操作系統已經進行過多次CPU競爭了,只不過其他線程在獲得CPU控制權之後很短時間內馬上就退出了,於是就又輪到了這個線程繼續執行循環,於是就又用了很久才被操作系統強制掛起。。。因此反應到界面上,看起來就好像這個線程一直在霸佔着CPU一樣。


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