对线程调度中Thread.sleep(0)的深入理解

梦里梦外; 2021-10-23 10:17 216阅读 0赞

在Java或者C\#中，都会用到 Thread.Sleep()来使线程挂起一段时间。那么你有没有正确的理解这个方法的用法呢？思考下面这两个问题：

1、假设现在是 2014-8-13 17:00:00.000，如果我调用一下 Thread.Sleep(1000) ，在 2014-8-13 17:00:01.000 的时候，这个线程会不会被唤醒？

2、代码中添加：Thread.Sleep(0) 。既然是 Sleep 0 毫秒，那么和去掉这句代码相比，有什么区别？

首先回顾一下操作系统原理

操作系统中，CPU竞争有很多种策略。Unix系统使用的是时间片算法，而Windows则属于抢占式的。

在时间片算法中，所有的进程排成一个队列。操作系统按照他们的顺序，给每个进程分配一段时间，即该进程允许运行的时间。

如果在时间片结束时进程还在运行，则CPU将被剥夺并分配给另一个进程。如果进程在时间片结束前阻塞或结束，则CPU当即进行切换。调度程序所要做的就是维护一张就绪进程列表，，当进程用完它的时间片后，它被移到队列的末尾。

所谓抢占式操作系统，就是说如果一个进程得到了 CPU 时间，除非它自己放弃使用 CPU ，否则将完全霸占 CPU 。因此可以看出，在抢占式操作系统中，操作系统假设所有的进程都会主动退出 CPU 。

在抢占式操作系统中，假设有若干进程，操作系统会根据他们的优先级、饥饿时间（已经多长时间没有使用过 CPU 了），给他们算出一 个总的优先级来。操作系统就会把 CPU 交给总优先级最高的这个进程。

当进程执行完毕或者自己主动挂起后，操作系统就会重新计算一 次所有进程的总优先级，然后再挑一个优先级最高的把 CPU 控制权交给他。

我们用分蛋糕的场景来描述这两种算法。假设有源源不断的蛋糕（源源不断的时间），一副刀叉（一个CPU），10个等待吃蛋糕的人（10 个进程）。

如果是 Unix 操作系统来负责分蛋糕，那么他会这样定规矩：每个人上来吃 1 分钟，时间到了换下一个。最后一个人吃完了就再从头开始。于是，不管这10个人是不是优先级不同、饥饿程度不同、饭量不同，每个人上来的时候都可以吃 1 分钟。当然，如果有人本来不太饿，或者饭量小，吃了30秒钟之后就吃饱了，那么他可以跟操作系统说：我已经吃饱了（挂起）。于是操作系统就会让下一个人接 着来。

如果是 Windows 操作系统来负责分蛋糕的，那么场面就很有意思了。

他会这样定规矩：我会根据你们的优先级、饥饿程度去给你们每个人计算一个优先级。

优先级最高的那个人，可 以上来吃蛋糕——吃到你不想吃为止。等这个人吃完了，我再重新根据优先级、饥饿程度来计算每个人的优先级，然后再分给优先级最高的那个人。

这样看来，这个场面就有意思了——可能有些人是MM，因此具有高优先级，于是她就可以经常来吃蛋糕。可能另外一个人优先级特别低，于是好半天了才轮到他一次（因为随着时间的推移，他会越来越饥饿，因此算出来的总优先级就会越来越高，因此总有一天会轮到他的）。而且，如果一不小心让一个大胖子得到了刀叉，因为他饭量大，可能他会霸占着蛋糕连续吃很久很久。

而且，还可能会有这种情况出现：操作系统现在计算出来的结果，5号MM总优先级最高，而且高出别人一大截。因此就叫5号来吃蛋糕。5号吃了一小会儿， 觉得没那么饿了，于是说“我不吃了”（挂起）。因此操作系统就会重新计算所有人的优先级。因为5号刚刚吃过，因此她的饥饿程度变小了，于是总优先级变小 了；而其他人因为多等了一会儿，饥饿程度都变大了，所以总优先级也变大了。

不过这时候仍然有可能5号的优先级比别的都高，只不过现在只比其他的高一点点 ——但她仍然是总优先级最高的啊。因此操作系统就会说：5号mm上来吃蛋糕……（5号mm心里郁闷，这不刚吃过嘛，人家要减肥……谁叫你长那么漂亮，获得了那么高的优先级）。

那么，Thread.Sleep()是干吗的呢？还用刚才的分蛋糕的场景来描述。

上面的场景里面，5号MM在吃了一次蛋糕之后，觉得已经有8分饱了，她觉得在未来的半个小时之内都不想再 来吃蛋糕了，那么她就会跟操作系统说：在未来的半个小时之内不要再叫我上来吃蛋糕了。这样，操作系统在随后的半个小时里面重新计算所有人总优先级的时候， 就会忽略5号mm。Sleep函数就是干这事的，他告诉操作系统“在未来的多少毫秒内我不参与CPU竞争”。

看完了 Thread.Sleep() 的作用，再来考虑前面的两个问题。

对于第一个问题，答案是：不一定。因为你只是告诉操作系统：在未来的1000毫秒内我不想再参与到 CPU竞争。那么1000毫秒过去之后，这时候也许另外一个线程正在使用CPU，

那么这时候操作系统是不会重新分配CPU的，直到那个线程挂起或结束；

况 且，即使这个时候恰巧轮到操作系统进行CPU 分配，那么当前线程也不一定就是总优先级最高的那个，CPU还是可能被其他线程抢占去。

与此相似的，Thread有个Resume()，用来唤醒挂起的线程的。当然，这个函数只是“告诉操作系统我从现在起开始参与CPU竞争了”，这个函数的调用并不能马上使得这个线程获得CPU控制权。

不过，因为具有死锁倾向，JDK1.6以后已经不赞成使用 Thread.stop、Thread.suspend 和 Thread.resume。

对于第二个问题，答案是：有，而且区别很明显。假设我们刚才的分蛋糕场景里面，有另外一个PPMM 7号，

她的优先级也非常非常高（因为非常非常漂亮），所以操作系统总是会叫道她来吃蛋糕。而且，7号也非常喜欢吃蛋糕，而且饭量也很大。

不过，7号人品很好，她很善良，她没吃几口就会想：如果现在有别人比我更需要吃蛋糕，那么我就让给他。因此，她可以每吃几口就跟操作系统说：我们来重新计算一下所有人的总优先级吧。

不过，操作系统不接受这个建议——因为操作系统不提供这个接口。于是7号mm就换了个说法：“在未来的0毫秒之内不要再叫我上来吃蛋糕了”。

这个指令操作系统是接受的，于是此时操作系统就会重新计算大家的总优先级——注意这个时候是连7号一起计算的，

因为“0毫秒已经过去了”嘛。因此如果没有比 7号更需要吃蛋糕的人出现，那么下一次7号还是会被叫上来吃蛋糕。  
因此，Thread.Sleep(0)的作用，就是“触发操作系统立刻重新进行一次CPU竞争”。