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我們可能經常會用到 Thread.Sleep 函數來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CPU10個等待吃蛋糕的人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吃 1 分鐘時間到了換下一個。最後一個人吃完了就再從頭開始。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吃 1 分鐘。當然如果有人本來不太餓或者飯量小吃了30秒鐘之後就吃飽了那麼他可以跟操作系統說我已經吃飽了掛起。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吃蛋糕——吃到你不想吃爲止。等這個人吃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吃蛋糕。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吃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號來吃蛋糕。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號剛剛吃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上來吃蛋糕……5號mm心裏鬱悶這不剛吃過嘛……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吃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吃蛋糕了。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。
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。
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吃蛋糕。而且7號也非常喜歡吃蛋糕而且飯量也很大。不過7號人品很好她很善良她沒吃幾口就會想如果現在有別人比我更需要吃蛋糕那麼我就讓給他。因此她可以每吃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吃蛋糕了”。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號更需要吃蛋糕的人出現那麼下一次7號還是會被叫上來吃蛋糕。
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。
末了說明一下雖然上面提到說“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。
末了再說明一下文中線程、進程有點混亂其實在Windows原理層面CPU競爭都是線程級的本文中把這裏的進程、線程看成同一個東西就好了。