Thread.Sleep(0)的妙用

Thread.Sleep(0) 表示掛起0毫秒，你可能以爲沒做用，你要寫Thread.Sleep(1000) 就有感受了。彷佛毫無心義。

MSDN的說明：指定零 (0) 以指示應掛起此線程以使其餘等待線程可以執行。

 

Thread.Sleep(0) 並不是是真的要線程掛起0毫秒，意義在於此次調用Thread.Sleep(0)的當前線程確實的被凍結了一下，讓其餘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餘線程或進程使用，就至關於一個讓位動做。

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）能夠釋放cpu時間，讓線程立刻從新回到就緒隊列而非等待隊列，sleep(0)釋放當前線程所剩餘的時間片（若是有剩餘的話），這樣可讓操做系統切換其餘線程來執行，提高效率。

咱們可能常常會用到 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：

1. 假設如今是 2017-4-7 12:00:00.000，若是我調用一下 Thread.Sleep(1000) ，在 2017-4-7 12:00:01.000 的時候，這個線程會 不會被喚醒？
2. 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？

咱們先回顧一下操做系統原理。

操做系統中，CPU競爭有不少種策略。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，全部的進程排成一個隊列。操做系統按照他們的順序，給每一個進程分配一段時間，即該進程容許運行的時間。若是在 時間片結束時進程還在運行，則CPU將被剝奪並分配給另外一個進程。若是進程在時間片結束前阻塞或結束，則CPU立即進行切換。調度程 序所要作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。
所謂搶佔式操做系統，就是說若是一個進程獲得了 CPU 時間，除非它本身放棄使用 CPU ，不然將徹底霸佔 CPU 。所以能夠看出，在搶 佔式操做系統中，操做系統假設全部的進程都是「人品很好」的，會主動退出 CPU 。在搶佔式操做系統中，假設有若干進程，操做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。操做系統就會把 CPU 交給總優先級最高的這個進程。當進程執行完畢或者本身主動掛起後，操做系統就會從新計算一 次全部進程的總優先級，而後再挑一個優先級最高的把 CPU 控制權交給他。
咱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）。
若是是 Unix操做系統來負責分蛋糕，那麼他會這樣定規矩：每一個人上來吃 1 分鐘，時間到了換下一個。最後一我的吃完了就再從頭開始。因而，無論這10我的是否是優先級不一樣、飢餓程度不一樣、飯量不一樣，每一個人上來的時候均可以吃 1 分鐘。固然，若是有人原本不太餓，或者飯量小，吃了30秒鐘以後就吃飽了，那麼他能夠跟操做系統說：我已經吃飽了（掛起）。因而操做系統就會讓下一我的接着來。
若是是 Windows 操做系統來負責分蛋糕的，那麼場面就頗有意思了。他會這樣定規矩：我會根據大家的優先級、飢餓程度去給大家每一個人計算一個優先級。優先級最高的那我的，能夠上來吃蛋糕——吃到你不想吃爲止。等這我的吃完了，我再從新根據優先級、飢餓程度來計算每一個人的優先級，而後再分給優先級最高的那我的。

這樣看來，這個場面就有意思了——可能有些人是PPMM，所以具備高優先級，因而她就能夠常常來吃蛋糕。可能另一我的是個醜男，而去很ws，因此優先級特別低，因而好半天了才輪到他一次（由於隨着時間的推移，他會愈來愈飢餓，所以算出來的總優先級就會愈來愈高，所以總有一天會輪到他的）。並且，若是一不當心讓一個大胖子獲得了刀叉，由於他飯量大，可能他會霸佔着蛋糕連續吃好久好久，致使旁邊的人在那裏咽口水。。。

並且，還可能會有這種狀況出現：操做系統如今計算出來的結果，5號PPMM總優先級最高，並且高出別人一大截。所以就叫5號來吃蛋糕。5號吃了一小會兒，以爲沒那麼餓了，因而說「我不吃了」（掛起）。所以操做系統就會從新計算全部人的優先級。由於5號剛剛吃過，所以她的飢餓程度變小了，因而總優先級變小了；而其餘人由於多等了一下子，飢餓程度都變大了，因此總優先級也變大了。不過這時候仍然有可能5號的優先級比別的都高，只不過如今只比其餘的高一點點——但她仍然是總優先級最高的啊。所以操做系統就會說：5號mm上來吃蛋糕……（5號mm內心鬱悶，這不剛吃過嘛……人家要減肥……誰叫你長那麼漂亮，得到了那麼高的優先級）。

那麼，Thread.Sleep 函數是幹嘛的呢？還用剛纔的分蛋糕的場景來描述。上面的場景裏面，5號MM在吃了一次蛋糕以後，以爲已經有8分飽了，她以爲在將來的半個小時以內都不想再來吃蛋糕了，那麼她就會跟操做系統說：在將來的半個小時以內不要再叫我上來吃蛋糕了。這樣，操做系統在隨後的半個小時裏面從新計算全部人總優先級的時候，就會忽略5號mm。Sleep函數就是幹這事的，他告訴操做系統「在將來的多少毫秒內我不參與CPU競爭」。
看完了 Thread.Sleep 的做用，咱們再來想一想文章開頭的兩個問題。
對於第一個問題，答案是：不必定。由於你只是告訴操做系統：在將來的1000毫秒內我不想再參與到CPU競爭。那麼1000毫秒過去以後，這時候也許另一個線程正在使用CPU，那麼這時候操做系統是不會從新分配CPU的，直到那個線程掛起或結束；何況，即便這個時候恰巧輪到操做系統進行CPU 分配，那麼當前線程也不必定就是總優先級最高的那個，CPU仍是可能被其餘線程搶佔去。與此類似的，Thread有個Resume函數，是用來喚醒掛起的線程的。好像上面所說的同樣，這個函數只是「告訴操做系統我從如今起開始參與CPU競爭了」，這個函數的調用並不能立刻使得這個線程得到CPU控制權。
對於第二個問題，答案是：有，並且區別很明顯。假設咱們剛纔的分蛋糕場景裏面，有另一個PPMM 7號，她的優先級也很是很是高（由於很是很是漂亮），因此操做系統老是會叫道她來吃蛋糕。並且，7號也很是喜歡吃蛋糕，並且飯量也很大。不過，7號人品很好，她很善良，她沒吃幾口就會想：若是如今有別人比我更須要吃蛋糕，那麼我就讓給他。所以，她能夠每吃幾口就跟操做系統說：咱們來從新計算一下全部人的總優先級吧。不過，操做系統不接受這個建議——由於操做系統不提供這個接口。因而7號mm就換了個說法：「在將來的0毫秒以內不要再叫我上來吃蛋糕了」。這個指令操做系統是接受的，因而此時操做系統就會從新計算你們的總優先級——注意這個時候是連7號一塊兒計算的，由於「0毫秒已通過去了」嘛。所以若是沒有比7號更須要吃蛋糕的人出現，那麼下一次7號仍是會被叫上來吃蛋糕。
所以，Thread.Sleep(0)的做用，就是「觸發操做系統馬上從新進行一次CPU競爭」。競爭的結果也許是當前線程仍然得到CPU控制權，也許會換成別的線程得到CPU控制權。這也是咱們在大循環裏面常常會寫一句Thread.Sleep(0) ，由於這樣就給了其餘線程好比Paint線程得到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「除非它本身放棄使用 CPU ，不然將徹底霸佔 CPU」，但這個行爲仍然是受到制約的——操做系統會監控你霸佔CPU的狀況，若是發現某個線程長時間霸佔CPU，會強制使這個線程掛起，所以在實際上不會出現「一個線程一直霸佔着 CPU 不放」的狀況。至於咱們的大循環形成程序假死，並非由於這個線程一直在霸佔着CPU。實際上在這段時間操做系統已經進行過屢次CPU競爭了，只不過其餘線程在得到CPU控制權以後很短期內立刻就退出了，因而就又輪到了這個線程繼續執行循環，因而就又用了好久才被操做系統強制掛起。。。所以反應到界面上，看起來就好像這個線程一直在霸佔着CPU同樣。
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、線程當作同一個東西就行了。

問題：主動的放棄運行讓系統調度的意義是什麼呢？

爲了等待資源、事件，那麼你須要進入等待隊列。若是你已經擁有運行所需資源，卻讓系統調度，這是資源的浪費，而且調度也是要浪費資源的

解釋：對的，你要等待資源，你確實須要排隊，假如AB兩個線程爲合做關係，A線程處理一些原始數據，數據處理到必定程度，交給B線程處理，在A處理原始數據的時候，B也要作一些準備工做，因此，AB是併發的，可是B作好準備以後，須要等待A處理好那些數據，接過A的數據，繼續處理，所以，這個等待，若是A不使用信號或者等待條件來通知B的話，那麼B必須一直輪詢，查看A是否已完成，B線程所作的這個輪詢是否會一直佔用CPU來作無用的循環查看呢？所以B這個時候佔用的cpu時間片作的是無用功，所以，這裏sleep(0)就有做用，當B查看A沒處理完數據的時候，B立刻sleep(0)交出B的時間片，讓操做系統調度A來運行(假設只有AB兩個線程），那麼這個時候，A就會獲得充分的時間來處理它的數據，這個不是一個應用了嗎？我猜想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); //這裏會交出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); //這裏會交出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)  //這裏會一直浪費CPU時間作死循環的輪詢，無用功
    {
        if (A is finish)
            break;
    }


    process A's data
}

thread_fun()
{
    prepare_word.....


    while (1)  //這裏會一直浪費CPU時間作死循環的輪詢，無用功
    {
        if (A is finish)
            break;
    }


    process A's data
}

若是說是輪詢，那它就是一種高效、節約、謙虛的輪詢，若是沒有sleep(0)，那麼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，作這些都是無用功，而是用了sleep(0)後，B線程每一次執行就只作一次while循環就把剩餘的時間片讓出給A，能讓A獲得更多的執行次數,利用率更高

總結：

在線程沒退出以前，線程有三個狀態，就緒態，運行態，等待態。sleep(n)之因此在n秒內不會參與CPU競爭，是由於，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秒後的中斷事件，當到達n秒計時後，線程才從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纔會參與cpu競爭，所謂的cpu調度，就是根據必定的算法（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)之因此立刻回去參與cpu競爭，是由於調用sleep(0)後，由於0的緣由，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，那麼它就參與cpu競爭。