妙啊，阻塞到底是个啥？黄袍加身，亦能谈古说今

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现在，请记住你的身份!从进入本篇文章开始，你就是皇帝!三宫六院七十二妃，任君品尝。

人有亲疏远近，事有轻重缓急。作为万岁，你的时间非常宝贵。整个王朝都在你手中运算，方能国泰民安。

为了讨论方便，我们把场景界限在单核CPU上。你就是CPU，当然是仅仅是一颗单核的CPU。

为了让你更好的安排自己的时间，我将你的时间切割成了八九七十二份，每一份都弥足珍贵。

就凭我画的这些密密麻麻的小方块，你就应该给xjjdog点下赞。

现实的CPU，时间片分的会更细，但作为人类你是理解不了那么小的时间间隔的：你可能每天都要花很多时间在吃喝拉撒上，但后宫里总有大部分希望得到你宠幸的妃子，你一点时间片都不留给她。

实在是忙不过来呀!需要一个太监!

1. 中断就是从中断掉

不是让太监来帮你干活的，他没有那个能力。太监是用来给你调度工作的。

比如，有反叛的军队攻到了城外，太监慌慌张张来报告，你就不得不暂停后宫的活动，提着裤子处理首要的问题;再比如，有刚来的妃子频频抛媚眼，但你还有一大堆公文要批，心有余而力不足。

这种处理问题的方式，就是中断(从中断掉就是太监)。中断是指在CPU正常运行期间，由于内外部事件或由程序预先安排的事件引起的 CPU 暂时停止正在运行的程序，转而为该内部或外部事件或预先安排的事件服务的程序中去，服务完毕后再返回去继续运行被暂时中断的程序。

我们来看下底层的中断处理程序。

 
 
 
 

  
  
  
  
request_irq(unsigned int irq, irq_handler_t handler, unsigned long flags, 
  
  
  
  
        const char *name, void *dev) 
 
 
 
 

可以看到，太监只需要给皇帝要做的事情，都编码备案，并固定下处理流程，调整好优先级，皇帝的时间片就可以有效的轮转起来。不至于江山都丢了，还在后宫里风花雪月。

拿网络传输来说，当有了网络数据包，就需要及时处理，否则客户端会超时。这个时候，网卡会立马发出中断请求，CPU就会通过网卡的中断程序去处理这些缓冲区。这都是非常重要的工作。

中断又有硬中断和软中断之分。硬中断是由硬件产生的，比如，像磁盘，网卡，键盘，时钟等。软中断是由当前正在运行的进程所产生的，通常优先级比硬中断低一些。

2. 阻塞会占用CPU么?

代入了皇帝这个身份，我们就可以解释一些平常遇到的，令人疑惑的问题。

我们都见过在Concurent包下面，有一个叫做LinkedBlockingQeque的类。从它的名字就可以看出，这是一个阻塞队列。实际上，它也并不是挂着羊头卖狗肉。

如下面的代码，我们通常把它放在循环中。我对while(true)这种东西是有心理阴影的，因为它有可能会跑满你的CPU。

 
 
 
 

  
  
  
  
while(true){ 
  
  
  
  
   Object o =  linkedBlockingQeque.poll(); 
  
  
  
  
} 
 
 
 
 

但实际上，并不会。因为人家都说了，这是个阻塞队列。

相似的，还有NIO中的select。把逻辑放在while循环里，不怕得报应么?

 
 
 
 

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

这还真不怕。因为阻塞并不会占用任何资源。

比如，小太监上报了一个折子，是关于吕嫔妃的舅舅的贪污问题处理。但是这个问题，需要等待司法调查的结果，还需要听听爱妃的意见，就先可以把它搁置在一旁。

把问题记录在一个其他的小册子里，等这些依赖的事办的差不多了，同时你又有龙时，那就可以继续处理。

可以看到，这种阻塞性的问题，虽然是个任务，但并不会占用你的任何时间，这在计算机中是一样的。

我们来看一下常见的Java阻塞方式。

sleep和wait

睡和等。用词很巧妙，到底妙在哪呢?因为它是现实中的场景。

sleep

sleep函数会让线程在一定的时间内进入阻塞状态，不能得到cpu时间，但不会释放锁资源。指定的时间一过，线程重新进入可执行状态。

注意我们这里说的是线程，并不是CPU本身。线程不活动了，并不代表CPU不能干其他事情。

比如，今天是接见大臣的黄道吉日，王天师得到了接见的机会，其他的大臣们就得在外面等着被传唤。结果王天师的谈话又臭又长，勾不起你的任何兴趣。正好小太监急匆匆跑来，在你耳边悄悄说：李贵妃生了个儿子!

这是让人振奋的事情，因为其他儿子都在宫斗中被KO了。于是你装模作样的对王天师说：我现在有点头痛，需要小憩一会儿。” 其实你已经偷偷去探望李贵妃了。

注意，这个时候，王天师只能唯唯诺诺的等着。对于“接见”这个主线来说，其他的大臣也只能在外面等着被传唤。它们都没有拿到“接见”这把锁，王天师也一直占用着这把锁，直到你看完了儿子归来。

这就是sleep不释放锁的意思，因为sleep后，在sleep那一瞬间的任何东西都没有改变。

wait

wait( ) 使线程进入阻塞状态，同时释放自己占有的锁资源，和notify( )搭配使用。

对于wait来说，就完全不一样了。

如图，每个监视器(Monitor)在某个时刻，只能被一个线程拥有，该线程就是 “Active Thread”。而其它线程都是 “Waiting Thread”，分别在两个队列 “ Entry Set”和 “Wait Set”里面等候。在 “Entry Set”中等待的线程状态是 “Waiting for monitor entry”，而在 “Wait Set”中等待的线程状态是 “in Object.wait()”。

术语难以理解，还是以皇帝的身份来潇洒一下。

这个时候，你还打算接见大臣。不过，现在不想再one by one了，因为这太低效太枯燥了。某个大臣在你的书房里待得长了些，就有可能有大臣怀疑你在搞gay，这种副作用让人心里不悦。

p2p不行，那就聚在一块谈谈心吧。

正在和你谈话的是王天师，因为这货话比较多，你也比较喜欢他。

王天师说：小太子出生在三伏天，就叫史三伏吧!。

你这才想起自己姓史。作为熟读文章的皇帝，你对此嗤之以鼻，听着这不入流的名字，还隐隐有点生气。

王爱卿，你还是先wait一下吧，听听别人意见。

这个时候，一大堆等着拍马屁的大臣开始举手，跃跃欲试。刘道长抢到了 谈话主线 这把锁。

刘道长： 天地长久，人有终时，北冥有鱼，其名为鲲，可活亿年。我看，就叫史鲲吧。

你听后微微颔首，果然仙人嘴下口水香，但总感觉有点怪异。

注意注意。等着发言的这群大臣，就叫做Entry Set，谁举手举得快，就可以回答这个问题。

像王天师这种被喊停的大臣，就属于Wait Set，只有你重新让他说话，他才有机会。

这整个过程，谈话是可以继续的，并不因为王天师被禁言了谈话就无法进行下去。我们就可以说，wait操作是释放了对象锁的。

计算机中各种所谓的阻塞，都是通过划分不同的队列资源进行处理。比如epoll就是围绕着工作队列和等待队列进行编程的。虽然底层的数据结构有些不同，但思想都是一样的。

线程如何获取时间片?

这个不容易回答，因为你需要知道一个事实：Java中的线程，在Linux上本质是一个轻量级进程，它的调度都是操作系统来完成的。

可以看一下我们最上面那一副让人容易产生密集恐惧症的图片。我们的CPU时间，就划分为多个CPU时间片。你的程序虽然在执行while(true)，但不代表它总能够得到CPU资源，所以其他的进程也有机会去执行。

JVM采用抢占式调度模型，指的是让优先级高的线程占用比较多的CPU，如果线程优先级相同，那么就随机选择一个线程，使其占用CPU。

注意“随机”这两个字，就非常的有魔性。它可以让你每天都中100万的彩票，也可能每天喝水都被呛着。

可怜的计算机系统，也参与到大千世界让人无奈的随机命运而来。

但有一种很霸道的任务，对CPU一抢一个准，那就是我们上面提到的硬中断--那些不得不优先处理的事情。

下辈子投胎，就当个硬中断吧(囧)。

快来点赞累加你的幸运值吧 :)。

作者简介：小姐姐味道 (xjjdog)，一个不允许程序员走弯路的公众号。聚焦基础架构和Linux。十年架构，日百亿流量，与你探讨高并发世界，给你不一样的味道。我的个人微信xjjdog0，欢迎添加好友，进一步交流。

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