为啥线程在单核 CPU 上工作？

Posted 2023-02-16

【中文标题】为啥线程在单核 CPU 上工作？

【英文标题】：Why is threading works on a single core CPU?为什么线程在单核 CPU 上工作？

【发布时间】：2013-05-11 13:59:32

【问题描述】：

为了更好地理解 Java 中的线程，我编写了以下代码

public class SimpleRunnableTest 
   public static void main(String[] args) throws InterruptedException 
       long start = System.currentTimeMillis();

       Thread t1 = new Thread(new TT1());
       t1.start();
       Thread t2 = new Thread(new TT2());
       t2.start();

       t2.join();
       t1.join();

       long end = System.currentTimeMillis();
       System.out.println("end-start="+(end-start));
       

class TT1 implements Runnable 
    public void run()
        try 
            Thread.sleep(5000);
         catch (InterruptedException e) 
            e.printStackTrace();
        
    


class TT2 implements Runnable 
    public void run() 
        try 
            Thread.sleep(1000);
         catch (InterruptedException e) 
            e.printStackTrace();
        
    
    

这个想法是，如果我在main 线程中顺序运行Thread.sleep(5000) 和Thread.sleep(1000)，所消耗的时间将是6 sec，但由于我使用的是线程，所以在多核 CPU 上它只会花费5 sec机器，它做到了。但我的问题是：

为什么单核CPU机器上的结果还是5 sec？当然使用了Threading，但不就是时分复用模拟线程吗？

我对时分复用的理解是：假设Thread.sleep(5000)是任务A，Thread.sleep(1000)是任务B，我们可以把它拆成：A1、A2、A3； B1、B2

顺序就是：A1、A2、A3、B1、B2

时分复用线程就是：A1、B1、A2、B2、A3

如果是，为什么第一个需要 6 秒，而第二个只有 5 秒？

我是这里的基地吗？

【问题讨论】：

一个进入睡眠状态，发生线程上下文切换，然后另一个执行（也进入睡眠状态）。

线程实现取决于系统构建器，在一个系统上它是绿色的，在另一个系统上是紫色的。你更喜欢哪个？

【参考方案1】：

通过调用 Thread.sleep(sleeptime)，线程发出信号，表明它至少在 'sleeptime' 毫秒内不需要 CPU。

同时可以执行另一个线程。

【讨论】：

但他们真的睡不着at the same time，对吧？在 CPU 级别上，same time 是由time division multiplexing 实现的，这意味着真正发生的情况是 A 休眠一段时间，然后 B，然后 A，然后 B... 因为时间间隔对于每个线程都会产生sleeping at the same time 的错觉，这不是首先在单核CPU 上实现多线程的方式吗？因为无论如何，一个 CPU 不能一次执行多个命令，对吧？

"sleep" 这里是“什么都不做”的同义词——两个线程应该防止什么并行不做？此外，当前具有流水线和预测功能的 CPU 设计可以并行执行很多操作，即使在单核上也是如此

【参考方案2】：

结果是 5，而不是 6，因为两个线程可以同时休眠。通过调用 Thread.sleep() 进入睡眠状态让另一个线程运行，但剩余的睡眠间隔计时器继续为两个线程计时。

请注意，这仅适用于睡眠（使用几乎为零的 CPU），但不适用于做有用的工作：在这种情况下，单核非超线程 CPU 上的计时确实会增加。例如，如果一个线程需要进行 5 秒的数字运算，而另一个需要进行 1 秒的数字运算，则两个线程的总时间将是 6 秒。

【讨论】：

刚刚测试，你是对的。如果任务是实际任务而不是睡眠，线程不会影响 single-core non-hyperthreaded CPU 上消耗的总时间，感谢您的帮助:)