淺談Thread.sleep(0)到底有什麼用

我們可能經常會用到Thead.sleep()函數來吧使執行緒掛起一段時間。但是你真的瞭解這個函數的真正作用嗎？

先思考兩個問題：

假設現在是 2022-5-26 12:00:00.000，如果我呼叫一下 Thread.Sleep(1000) ，在 2022-5-26 12:00:01.000 的時候，這個執行緒會不會被喚醒？

Thread.Sleep(0) 。既然是 Sleep 0 毫秒，那麼他跟去掉這句程式碼相比，有啥區別麼？

其實回答這個問題的本質就是作業系統對資源的分配

不管有沒有學習過作業系統的小夥伴，都一起看一下作業系統的原理。

作業系統中，CPU競爭有很多種策略：

• Unix系統使用的是時間片演演算法
• 而Windows則屬於搶佔式的。

在時間片演演算法中，所有的程序排成一個佇列。作業系統按照他們的順序，給每個程序分配一段時間，即該程序允許執行的時間。如果在時間片結束時程序還在執行，則CPU將被剝奪並分配給另一個程序。如果程序在時間片結束前阻塞或結束，則CPU當即進行切換。排程程式所要做的就是維護一張就緒程序列表，當程序用完它的時間片後，它被移到佇列的末尾。

所謂搶佔式作業系統，就是說如果一個程序得到了 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，在搶佔式作業系統中，作業系統假設所有的程序都是“人品很好”的，會主動退出 CPU 。

在搶佔式作業系統中，假設有若干程序，作業系統會根據他們的優先順序、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順序來。作業系統就會把 CPU 交給總優先順序最高的這個程序。

當程序執行完畢或者自己主動掛起後，作業系統就會重新計算一 次所有程序的總優先順序，然後再挑一個優先順序最高的把 CPU 控制權交給他。

我們用分蛋糕的場景來描述這兩種演演算法。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 個程序）。

先來看看unix系統是怎麼分蛋糕的：

如果是 Unix作業系統來負責分蛋糕，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個人是不是優先順序不同、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，那麼他可以跟作業系統說：我已經吃飽了（掛起）。於是作業系統就會讓下一個人接著來。

如果是 Windows 作業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順序、飢餓程度去給你們每個人計算一個優先順序。優先順序最高的那個人，可以上來吃蛋糕——吃到你不想吃為止。等這個人吃完了，我再重新根據優先順序、飢餓程度來計算每個人的優先順序，然後再分給優先順序最高的那個人。

這樣看來，這個場面就有意思了：可能有些人是個帥鍋或者是個美眉，因此具有高優先順序，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，所以優先順序特別低，於是好半天了才輪到他一次（因為隨著時間的推移，他會越來越飢餓，因此算出來的總優先順序就會越來越高，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，可能他會霸佔著蛋糕連續吃很久很久，導致旁邊的人在那裡咽口水~

而且，還可能會有這種情況出現：作業系統現在計算出來的結果，5號PPMM總優先順序最高，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）。因此作業系統就會重新計算所有人的優先順序。

因為5號剛剛吃過，因此她的飢餓程度變小了，於是總優先順序變小了；而其他人因為多等了一會兒，飢餓程度都變大了，所以總優先順序也變大了。不過這時候仍然有可能5號的優先順序比別的都高，只不過現在只比其他的高一點點——但她仍然是總優先順序最高的啊。
因此作業系統就會說：5號mm上來吃蛋糕……（5號mm心裡鬱悶，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順序）。

那麼問題來了，說了這一堆，Thread.Sleep 函數到底是幹嗎的呢？

還用剛才的分蛋糕的場景來描述。上面的場景裡面，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，那麼她就會跟作業系統說：在未來的半個小時之內不要再叫我上來吃蛋糕了。

這樣，作業系統在隨後的半個小時裡面重新計算所有人總優先順序的時候，就會忽略5號mm。Sleep函數就是幹這事的，他告訴作業系統“在未來的多少毫秒內我不參與CPU競爭”。

知道了Sleep函數的作用之後，在回過頭來繼續看看文章初始時提到的兩個問題：

1.假設現在是 2022-5-26 12:00:00.000，如果我呼叫一下 Thread.Sleep(1000) ，在 2022-5-26 12:00:01.000 的時候，這個執行緒會不會被喚醒？

答案是：不一定。因為你只是告訴作業系統：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執行緒正在使用CPU，那麼這時候作業系統是不會重新分配CPU的，直到那個執行緒掛起或結束；況且，即使這個時候恰巧輪到作業系統進行CPU 分配，那麼當前執行緒也不一定就是總優先順序最高的那個，CPU還是可能被其他執行緒搶佔去。
與此相似的，Thread有個Resume函數，是用來喚醒掛起的執行緒的。好像上面所說的一樣，這個函數只是“告訴作業系統我從現在起開始參與CPU競爭了”，這個函數的呼叫並不能馬上使得這個執行緒獲得CPU控制權。

2.使用Thread.Sleep(0)跟去掉這句程式碼相比，有啥區別麼？

答案是：有，而且區別很明顯。假設我們剛才的分蛋糕場景裡面，有另外一個PPMM 7號，她的優先順序也非常非常高（因為非常非常漂亮），所以作業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作業系統說：我們來重新計算一下所有人的總優先順序吧。不過，作業系統不接受這個建議——因為作業系統不提供這個介面。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”。這個指令作業系統是接受的，於是此時作業系統就會重新計算大家的總優先順序——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“觸發作業系統立刻重新進行一次CPU競爭”。競爭的結果也許是當前執行緒仍然獲得CPU控制權，也許會換成別的執行緒獲得CPU控制權。這也是我們在大回圈裡面經常會寫一句Thread.Sleep(0) ，因為這樣就給了其他執行緒比如Paint執行緒獲得CPU控制權的權力，這樣介面就不會假死在那裡。

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”，但這個行為仍然是受到制約的——作業系統會監控你霸佔CPU的情況，如果發現某個執行緒長時間霸佔CPU，會強制使這個執行緒掛起，因此在實際上不會出現“一個執行緒一直霸佔著 CPU 不放”的情況。至於我們的大回圈造成程式假死，並不是因為這個執行緒一直在霸佔著CPU。

實際上在這段時間作業系統已經進行過多次CPU競爭了，只不過其他執行緒在獲得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執行緒繼續執行迴圈，於是就又用了很久才被作業系統強制掛起。。。因此反應到介面上，看起來就好像這個執行緒一直在霸佔著CPU一樣。

關於sleep()方法和yield()方法的區別如下

• sleep()方法暫停 當前執行緒後，會給其他執行緒執行機會，不會理會其他執行緒的優先順序:但yield()方法只會給優先順序相同，或優先順序更高的執行緒執行機會。
• sleep()方法 會將執行緒轉入阻塞狀態，直到經過阻塞時間才會轉入就緒狀態;而yield()不會將執行緒轉入阻塞狀態，它只是強制當前執行緒進入就緒狀態。因此完全有可能某個執行緒呼叫yield()方法暫停之後，立即再次獲得處理器資源被執行。
• sleep()方法宣告丟擲了InterruptedException異常，所以呼叫sleep()方法時要麼捕捉該異常,要麼顯式宣告丟擲該異常:而yield()方法則沒有宣告丟擲任何異常。
• sleep()方法比yield()方法有更好的可移植性，通常不建議使用yield()方法來控制並行執行緒的執行。

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