Thread.Sleep(0) 表示掛起0毫秒,你可能覺得沒作用,你要寫Thread.Sleep(1000) 就有感覺了。似乎毫無意義。
MSDN的說明:指定零 (0) 以指示應掛起此線程以使其他等待線程能夠執行。
Thread.Sleep(0) 並非是真的要線程掛起0毫秒,意義在於這次調用Thread.Sleep(0)的當前線程確實的被凍結了一下,讓其他線程有機會優先執行。Thread.Sleep(0) 是你的線程暫時放棄cpu,也就是釋放一些未用的時間片給其他線程或進程使用,就相當於一個讓位動作。
- Thread th = new Thread(new ThreadStart(MainForm.StartSplash));
- th.Priority = ThreadPriority.AboveNormal;
- th.Start();
- Thread.Sleep(0);
- base.SetStyle(ControlStyles.OptimizedDoubleBuffer | ControlStyles.AllPaintingInWmPaint | ControlStyles.UserPaint, true);
- this.Initialize();
Thread th = new Thread(new ThreadStart(MainForm.StartSplash)); th.Priority = ThreadPriority.AboveNormal; th.Start(); Thread.Sleep(0); base.SetStyle(ControlStyles.OptimizedDoubleBuffer | ControlStyles.AllPaintingInWmPaint | ControlStyles.UserPaint, true); this.Initialize();
在線程中,調用sleep(0)可以釋放cpu時間,讓線程馬上重新回到就緒隊列而非等待隊列,sleep(0)釋放當前線程所剩余的時間片(如果有剩余的話),這樣可以讓操作系統切換其他線程來執行,提升效率。
我們可能經常會用到 Thread.Sleep 函數來使線程掛起一段時間。那么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 2017-4-7 12:00:00.000,如果我調用一下 Thread.Sleep(1000) ,在 2017-4-7 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,那么他跟去掉這句代碼相比,有啥區別么?
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則屬於搶占式的。
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后,它被移到隊列的末尾。
所謂搶占式操作系統,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 ,否則將完全霸占 CPU 。因此可以看出,在搶 占式操作系統中,操作系統假設所有的進程都是“人品很好”的,會主動退出 CPU 。在搶占式操作系統中,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后,操作系統就會重新計算一 次所有進程的總優先級,然后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個等待吃蛋糕的人(10 個進程)。
如果是 Unix操作系統來負責分蛋糕,那么他會這樣定規矩:每個人上來吃 1 分鍾,時間到了換下一個。最后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 分鍾。當然,如果有人本來不太餓,或者飯量小,吃了30秒鍾之后就吃飽了,那么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,那么場面就很有意思了。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——吃到你不想吃為止。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,然后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丑男,而去很ws,所以優先級特別低,於是好半天了才輪到他一次(因為隨着時間的推移,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,因為他飯量大,可能他會霸占着蛋糕連續吃很久很久,導致旁邊的人在那里咽口水。。。
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,覺得沒那么餓了,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。因為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;而其他人因為多等了一會兒,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心里郁悶,這不剛吃過嘛……人家要減肥……誰叫你長那么漂亮,獲得了那么高的優先級)。
那么,Thread.Sleep 函數是干嗎的呢?還用剛才的分蛋糕的場景來描述。上面的場景里面,5號MM在吃了一次蛋糕之后,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,那么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,操作系統在隨后的半個小時里面重新計算所有人總優先級的時候,就會忽略5號mm。Sleep函數就是干這事的,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。因為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。那么1000毫秒過去之后,這時候也許另外一個線程正在使用CPU,那么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,那么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占去。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。假設我們剛才的分蛋糕場景里面,有另外一個PPMM 7號,她的優先級也非常非常高(因為非常非常漂亮),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,那么我就讓給他。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——因為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,因為“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,那么下一次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里面經常會寫一句Thread.Sleep(0) ,因為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里。
末了說明一下,雖然上面提到說“除非它自己放棄使用 CPU ,否則將完全霸占 CPU”,但這個行為仍然是受到制約的——操作系統會監控你霸占CPU的情況,如果發現某個線程長時間霸占CPU,會強制使這個線程掛起,因此在實際上不會出現“一個線程一直霸占着 CPU 不放”的情況。至於我們的大循環造成程序假死,並不是因為這個線程一直在霸占着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控制權之后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占着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,本文中把這里的進程、線程看成同一個東西就好了。
問題:主動的放棄運行讓系統調度的意義是什么呢?
為了等待資源、事件,那么你需要進入等待隊列。如果你已經擁有運行所需資源,卻讓系統調度,這是資源的浪費,並且調度也是要浪費資源的
解釋:對的,你要等待資源,你確實需要排隊,假如AB兩個線程為合作關系,A線程處理一些原始數據,數據處理到一定程度,交給B線程處理,在A處理原始數據的時候,B也要做一些准備工作,所以,AB是並發的,但是B做好准備之后,需要等待A處理好那些數據,接過A的數據,繼續處理,因此,這個等待,如果A不使用信號或者等待條件來通知B的話,那么B必須一直輪詢,查看A是否已完成,B線程所做的這個輪詢是否會一直占用CPU來做無用的循環查看呢?因此B這個時候占用的cpu時間片做的是無用功,因此,這里sleep(0)就有作用,當B查看A沒處理完數據的時候,B馬上sleep(0)交出B的時間片,讓操作系統調度A來運行(假設只有AB兩個線程),那么這個時候,A就會得到充分的時間來處理它的數據,這個不是一個應用了嗎?我猜測pthread_conn_wait()內部阻塞就是使用這個機制
- thread_fun()
- {
- prepare_word.....
- while (1)
- {
- if (A is finish)
- break;
- else
- sleep(0); //這里會交出B的時間片,下一次調度B的時候,接着執行這個循環
- }
- process A's data
- }
thread_fun() { prepare_word..... while (1) { if (A is finish) break; else sleep(0); //這里會交出B的時間片,下一次調度B的時候,接着執行這個循環 } process A's data }
沒有sleep(0)版:
- thread_fun()
- {
- prepare_word.....
- while (1) //這里會一直浪費CPU時間做死循環的輪詢,無用功
- {
- if (A is finish)
- break;
- }
- process A's data
- }
thread_fun() { prepare_word..... while (1) //這里會一直浪費CPU時間做死循環的輪詢,無用功 { if (A is finish) break; } process A's data }
如果說是輪詢,那它就是一種高效、節約、謙虛的輪詢,如果沒有sleep(0),那么B線程可能會執行上萬次的while循環,直至它的時間片消耗完,做這些都是無用功,而是用了sleep(0)后,B線程每一次執行就只做一次while循環就把剩余的時間片讓出給A,能讓A得到更多的執行次數,利用率更高
總結:
在線程沒退出之前,線程有三個狀態,就緒態,運行態,等待態。sleep(n)之所以在n秒內不會參與CPU競爭,是因為,當線程調用sleep(n)的時候,線程是由運行態轉入等待態,線程被放入等待隊列中,等待定時器n秒后的中斷事件,當到達n秒計時后,線程才重新由等待態轉入就緒態,被放入就緒隊列中,等待隊列中的線程是不參與cpu競爭的,只有就緒隊列中的線程才會參與cpu競爭,所謂的cpu調度,就是根據一定的算法(優先級,FIFO等。。。),從就緒隊列中選擇一個線程來分配cpu時間。
而sleep(0)之所以馬上回去參與cpu競爭,是因為調用sleep(0)后,因為0的原因,線程直接回到就緒隊列,而非進入等待隊列,只要進入就緒隊列,那么它就參與cpu競爭。