详解c# SpinWait

2023-07-13 09:16:05 171

SpinWait封装常见旋转逻辑。在单处理器计算机上，始终使用"生成"而不是"繁忙等待"，在装有超线程技术的Intel处理器的计算机上，这有助于防止硬件线程不足。SpinWait封装了一种很好的旋转和真正的生成。

SpinWait是一个值类型，这意味着低级别代码可以使用SpinWait，而不必担心不必要的分配开销。SpinWait对于普通应用程序通常不起作用。在大多数情况下，应使用由.NETFramework提供的同步类，如Monitor。但在需要自旋等待的大多数情况下，SpinWait类型应优先于Thread.SpinWait方法。

System.Threading.SpinWait是一种轻型同步类型，可用于低级方案，以避免执行内核事件所需的高成本上下文切换和内核转换。在多核计算机上，如果不得长时间保留资源，更高效的做法是，先让等待线程在用户模式下旋转几十或几百个周期，再重试获取资源。如果资源在旋转后可用，便节省了几千个周期。如果资源仍不可用，那么也只花了几个周期，仍可以进入基于内核的等待。这种“旋转后等待”的组合有时称为“两阶段等待操作”。

SpinWait旨在与包装内核事件（如ManualResetEvent）的.NETFramework类型结合使用。SpinWait本身也可以仅在一个程序中用于提供基本的旋转功能。

SpinWait不仅仅只是空循环。谨慎实现后，它可以提供适用于一般情况的正确旋转行为，并且本身能够在旋转时间够长（大致是内核转换所需的时间长度）时自行启动上下文切换。例如，在单核计算机上，SpinWait会立即生成线程的时间片，因为旋转会阻止所有线程取得进展。即使在多核计算机上，SpinWait也会生成时间片，以防等待线程阻止优先级较高的线程或垃圾回收器。因此，若要在两阶段等待操作中使用SpinWait，建议在SpinWait本身启动上下文切换前，先调用内核等待。SpinWait提供每次调用SpinOnce前都可以检查的NextSpinWillYield属性。如果此属性返回true，启动自己的等待操作。

看完官方说明一脸懵逼，将上面的语言用通俗的话来说，Thread.Sleep方法在执行时，会将阻止的时间的CPU切换至其他等待的进程，等到Thread.Sleep等待时间到后，再获取CPU的控制权继续执行下一步操作；SpinWait提供了While循环方法，在等待通过循环来阻止当前CPU的释放，一直等待当前方法执行完成然后释放。我们都知道进程在切换的时候会有时间与内存的消耗，所以尽可能使用SpinWait替代Thread.Sleep。

现在我们看下SpinWait结构中的代码：

///
///循环一次
///
///
///Thisistypicallycalledinaloop,andmaychangeinbehaviorbasedonthenumberoftimesa
///hasbeencalledthusfaronthisinstance.
///
publicvoidSpinOnce()
{
if(NextSpinWillYield)
{
intyieldsSoFar=(m_count>=YIELD_THRESHOLD?m_count-YIELD_THRESHOLD:m_count);
//③循环到20次时，执行Thread.Sleep(01)
if((yieldsSoFar%SLEEP_1_EVERY_HOW_MANY_TIMES)==(SLEEP_1_EVERY_HOW_MANY_TIMES-1))
{
//当前线程挂起，让出cpu
//所有挂起的线程都有机会竞争当前时间片段，不限制线程优先级
Thread.Sleep(1);
}
//②执行Thread.Yield()5次后，执行Thread.Sleep(0)
elseif((yieldsSoFar%SLEEP_0_EVERY_HOW_MANY_TIMES)==(SLEEP_0_EVERY_HOW_MANY_TIMES-1))
{
//当前线程挂起，让出cpu
//(只允许那些优先级相等或更高的线程使用当前的CPU。
//如果没有，那当前线程会重新使用CPU时间片)
//（上面已说明，后续补充实现）
Thread.Sleep(0);
}
else
{
//当前线程挂起（执行状态->就绪状态），让出cpu，
//（后续补充实现逻辑）
Thread.Yield();
}
}
else
{
//线程等待
//4,8,16,32,64...位运算，2的n次方
//①循环10次
Thread.SpinWait(4<
///
///重置循环计数器
///
publicvoidReset()
{
m_count=0;
}
#regionStaticMethods
///
///循环.直到condition返回True
///
publicstaticvoidSpinUntil(Funccondition)
{
SpinUntil(condition,Timeout.Infinite);
}
///
///循环，直到condition返回True或者时间达到timeout
///
publicstaticboolSpinUntil(Funccondition,TimeSpantimeout)
{
//校验时间格式是否正确
Int64totalMilliseconds=(Int64)timeout.TotalMilliseconds;
if(totalMilliseconds<-1||totalMilliseconds>Int32.MaxValue)
{
thrownewSystem.ArgumentOutOfRangeException(
"timeout",timeout,"SpinWait_SpinUntil_TimeoutWrong");
}
returnSpinUntil(condition,(int)timeout.TotalMilliseconds);
}
///
///直到condition返回True或者时间达到timeout.
///
publicstaticboolSpinUntil(Funccondition,intmillisecondsTimeout)
{
//校验时间格式
if(millisecondsTimeout
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详解c# SpinWait

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