说明本文章内容来自某论坛里的一位大牛的回复。

引题我们可能经常会用到 Thread.Sleep 函数来使线程挂起一段时间。那么你有没有正确的理解这个函数的用法呢思考下面这两个问题

1. 假设现在是 2008-4-7 12:00:00.000如果我调用一下 Thread.Sleep(1000) 在 2008-4-7 12:00:01.000 的时候这个线程会 不会被唤醒
2. 某人的代码中用了一句看似莫明其妙的话Thread.Sleep(0) 。既然是 Sleep 0 毫秒那么他跟去掉这句代码相比有啥区别么
我们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是“人品很好”的会主动退出 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CPU10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PPMM因此具有高优先级于是她就可以经常来吃蛋糕。可能另外一个人是个丑男而去很ws所以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导致旁边的人在那里咽口水。。。
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PPMM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 函数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 的作用我们再来想想文章开头的两个问题。

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函数是用来唤醒挂起的线程的。好像上面所说的一样这个函数只是“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。

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”。竞争的结果也许是当前线程仍然获得CPU控制权也许会换成别的线程获得CPU控制权。这也是我们在大循环里面经常会写一句Thread.Sleep(0) 因为这样就给了其他线程比如Paint线程获得CPU控制权的权力这样界面就不会假死在那里。

末了说明一下虽然上面提到说“除非它自己放弃使用 CPU 否则将完全霸占 CPU”但这个行为仍然是受到制约的——操作系统会监控你霸占CPU的情况如果发现某个线程长时间霸占CPU会强制使这个线程挂起因此在实际上不会出现“一个线程一直霸占着 CPU 不放”的情况。至于我们的大循环造成程序假死并不是因为这个线程一直在霸占着CPU。实际上在这段时间操作系统已经进行过多次CPU竞争了只不过其他线程在获得CPU控制权之后很短时间内马上就退出了于是就又轮到了这个线程继续执行循环于是就又用了很久才被操作系统强制挂起。。。因此反应到界面上看起来就好像这个线程一直在霸占着CPU一样。

末了再说明一下文中线程、进程有点混乱其实在Windows原理层面CPU竞争都是线程级的本文中把这里的进程、线程看成同一个东西就好了。