阻塞(什么是阻塞)

1. 中斷就是從中斷掉

不是讓太監來幫你干活的,他沒有那個能力。太監是用來給你調度工作的。

比如,有反叛的軍隊攻到了城外,太監慌慌張張來報告,你就不得不暫停后宮的活動,提著褲子處理首要的問題;再比如,有剛來的妃子頻頻拋媚眼,但你還有一大堆公文要批,心有余而力不足。

這種處理問題的方式,就是中斷(從中斷掉就是太監)。中斷是指在CPU正常運行期間,由于內外部事件或由程序預先安排的事件引起的 CPU 暫時停止正在運行的程序,轉而為該內部或外部事件或預先安排的事件服務的程序中去,服務完畢后再返回去繼續運行被暫時中斷的程序。

我們來看下底層的中斷處理程序。

request_irq(unsignedintirq,irq_handler_thandler,unsignedlongflags,constchar*name,void*dev)

可以看到,太監只需要給皇帝要做的事情,都編碼備案,并固定下處理流程,調整好優先級,皇帝的時間片就可以有效的輪轉起來。不至于江山都丟了,還在后宮里風花雪月。

拿網絡傳輸來說,當有了網絡數據包,就需要及時處理,否則客戶端會超時。這個時候,網卡會立馬發出中斷請求,CPU就會通過網卡的中斷程序去處理這些緩沖區。這都是非常重要的工作。

中斷又有硬中斷和軟中斷之分。硬中斷是由硬件產生的,比如,像磁盤,網卡,鍵盤,時鐘等。軟中斷是由當前正在運行的進程所產生的,通常優先級比硬中斷低一些。

2. 阻塞會占用CPU么?

代入了皇帝這個身份,我們就可以解釋一些平常遇到的,令人疑惑的問題。

我們都見過在Concurent包下面,有一個叫做LinkedBlockingQeque的類。從它的名字就可以看出,這是一個阻塞隊列。實際上,它也并不是掛著羊頭賣狗肉。

如下面的代碼,我們通常把它放在循環中。我對while(true)這種東西是有心理陰影的,因為它有可能會跑滿你的CPU。

while(true){Objecto=linkedBlockingQeque.poll();}

但實際上,并不會。因為人家都說了,這是個阻塞隊列。

相似的,還有NIO中的select。把邏輯放在while循環里,不怕得報應么?

while(!stop){intnum=selector.select();if(num==0){continue;}Iterator<SelectionKey>events=selector.selectedKeys().iterator();}

這還真不怕。因為阻塞并不會占用任何資源。

比如,小太監上報了一個折子,是關于呂嬪妃的舅舅的貪污問題處理。但是這個問題,需要等待司法調查的結果,還需要聽聽愛妃的意見,就先可以把它擱置在一旁。

把問題記錄在一個其他的小冊子里,等這些依賴的事辦的差不多了,同時你又有龍時,那就可以繼續處理。

可以看到,這種阻塞性的問題,雖然是個任務,但并不會占用你的任何時間,這在計算機中是一樣的。

我們來看一下常見的Java阻塞方式。

sleep和wait

睡和等。用詞很巧妙,到底妙在哪呢?因為它是現實中的場景。

sleep

sleep函數會讓線程在一定的時間內進入阻塞狀態,不能得到cpu時間,但不會釋放鎖資源。指定的時間一過,線程重新進入可執行狀態。

注意我們這里說的是線程,并不是CPU本身。線程不活動了,并不代表CPU不能干其他事情。

比如,今天是接見大臣的黃道吉日,王天師得到了接見的機會,其他的大臣們就得在外面等著被傳喚。結果王天師的談話又臭又長,勾不起你的任何興趣。正好小太監急匆匆跑來,在你耳邊悄悄說:李貴妃生了個兒子!

這是讓人振奮的事情,因為其他兒子都在宮斗中被KO了。于是你裝模作樣的對王天師說:我現在有點頭痛,需要小憩一會兒?！?其實你已經偷偷去探望李貴妃了。

注意,這個時候,王天師只能唯唯諾諾的等著。對于“接見”這個主線來說,其他的大臣也只能在外面等著被傳喚。它們都沒有拿到“接見”這把鎖,王天師也一直占用著這把鎖,直到你看完了兒子歸來。

這就是sleep不釋放鎖的意思,因為sleep后,在sleep那一瞬間的任何東西都沒有改變。

wait

wait( ) 使線程進入阻塞狀態,同時釋放自己占有的鎖資源,和notify( )搭配使用。

對于wait來說,就完全不一樣了。

如圖,每個監視器(Monitor)在某個時刻,只能被一個線程擁有,該線程就是 “Active Thread”。而其它線程都是 “Waiting Thread”,分別在兩個隊列 “ Entry Set”和 “Wait Set”里面等候。在 “Entry Set”中等待的線程狀態是 “Waiting for monitor entry”,而在 “Wait Set”中等待的線程狀態是 “in Object.wait()”。

術語難以理解,還是以皇帝的身份來瀟灑一下。

這個時候,你還打算接見大臣。不過,現在不想再one by one了,因為這太低效太枯燥了。某個大臣在你的書房里待得長了些,就有可能有大臣懷疑你在搞gay,這種副作用讓人心里不悅。

p2p不行,那就聚在一塊談談心吧。

正在和你談話的是王天師,因為這貨話比較多,你也比較喜歡他。

王天師說:小太子出生在三伏天,就叫史三伏吧!。

你這才想起自己姓史。作為熟讀文章的皇帝,你對此嗤之以鼻,聽著這不入流的名字,還隱隱有點生氣。

王愛卿,你還是先wait一下吧,聽聽別人意見。

這個時候,一大堆等著拍馬屁的大臣開始舉手,躍躍欲試。劉道長搶到了 談話主線 這把鎖。

劉道長: 天地長久,人有終時,北冥有魚,其名為鯤,可活億年。我看,就叫史鯤吧。

你聽后微微頷首,果然仙人嘴下口水香,但總感覺有點怪異。

注意注意。等著發言的這群大臣,就叫做Entry Set,誰舉手舉得快,就可以回答這個問題。

像王天師這種被喊停的大臣,就屬于Wait Set,只有你重新讓他說話,他才有機會。

這整個過程,談話是可以繼續的,并不因為王天師被禁言了談話就無法進行下去。我們就可以說,wait操作是釋放了對象鎖的。

計算機中各種所謂的阻塞,都是通過劃分不同的隊列資源進行處理。比如epoll就是圍繞著工作隊列和等待隊列進行編程的。雖然底層的數據結構有些不同,但思想都是一樣的。

線程如何獲取時間片?

這個不容易回答,因為你需要知道一個事實:Java中的線程,在Linux上本質是一個輕量級進程,它的調度都是操作系統來完成的。

可以看一下我們最上面那一副讓人容易產生密集恐懼癥的圖片。我們的CPU時間,就劃分為多個CPU時間片。你的程序雖然在執行while(true),但不代表它總能夠得到CPU資源,所以其他的進程也有機會去執行。

JVM采用搶占式調度模型,指的是讓優先級高的線程占用比較多的CPU,如果線程優先級相同,那么就隨機選擇一個線程,使其占用CPU。

注意“隨機”這兩個字,就非常的有魔性。它可以讓你每天都中100萬的彩票,也可能每天喝水都被嗆著。

可憐的計算機系統,也參與到大千世界讓人無奈的隨機命運而來。

但有一種很霸道的任務,對CPU一搶一個準,那就是我們上面提到的硬中斷--那些不得不優先處理的事情。

到此,相信大家對“什么是阻塞”有了更深的了解,不妨來實際操作一番吧!這里是本站網站,更多相關內容可以進入相關頻道進行查詢,關注我們,繼續學習!