SpinWait的性能高於Thread.Sleep

在進行多線程開發時，我們經常會用到Thread.Sleep(timeout_ms)來等待或者騰出時間來讓其他線程處理。不過，即使我們把timeout_ms設置爲0，Thread.Sleep還是會執行等待操作。這就讓人很納悶了，我明明指定的等待時間是0毫秒，爲什麼還會執行等待呢？

這時因爲當我們調用Thread.Sleep時，是讓內核暫停處理當前的線程，然後再看需要等待多久，當發現等待時間是timeout_ms時，就等待timeout_ms長的時間，然後內核繼續運行該線程。即使timeout_ms爲0，由於這個過程中內核已經執行了暫停和恢復的動作，所以會消耗時間。這樣也就說明了，即時Thread.Sleep等待的時候是0，還是會有等待的過程。

而如果使用自旋等待就會不一樣。下面先看一下代碼和執行結果。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Diagnostics;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading;

namespace SpinWaitTest
{
    class Program
    {
        private static int _count = 1000;
        private static int _timeout_ms = 10;

        static void Main(string[] args)
        {
            //NoSleep();
            ThreadSleepInThread();
            SpinWaitInThread();
            Console.ReadLine();
        }

        private static void NoSleep()
        {
            Thread thread = new Thread(() =>
            {
                var sw = Stopwatch.StartNew();
                for (int i = 0; i < _count; i++)
                {

                }
                Console.WriteLine("No Sleep Consume Time:{0}", sw.Elapsed.ToString());
            });
            thread.IsBackground = true;
            thread.Start();
        }

        private static void ThreadSleepInThread()
        {
            Thread thread = new Thread(() =>
            {
                var sw = Stopwatch.StartNew();
                for (int i = 0; i < _count; i++)
                {
                    Thread.Sleep(_timeout_ms);
                }
                Console.WriteLine("Thread Sleep Consume Time:{0}", sw.Elapsed.ToString());
            });
            thread.IsBackground = true;
            thread.Start();
        }

        private static void SpinWaitInThread()
        {
            Thread thread = new Thread(() =>
            {
                var sw = Stopwatch.StartNew();
                for (int i = 0; i < _count; i++)
                {
                    SpinWait.SpinUntil(() => true, _timeout_ms);
                }
                Console.WriteLine("SpinWait Consume Time:{0}", sw.Elapsed.ToString());
            });
            thread.IsBackground = true;
            thread.Start();
        }
    }
}

運行結果

看看結果會發現，Thread.Sleep的時間比SpinWait多了近50萬倍，這相差實在是太大了。有人會說了，Thread.Sleep是執行了10ms*1000=10s的等待，而SpinWait.SpinUntil的條件直接是true，所以相當於沒有等待，時間自然會少了很多。那好，我們把_timeout_ms設成0，然後再看運行結果。

我們看到Thread.Sleep的等待時間還是要比SpinWait的長了近10倍，這是爲什麼呢？

這是因爲SpinWait.SpinUntil在執行等待時，會先進行自旋。所謂自旋就是在CPU運轉的週期內，如果條件滿足了，就不會再進入內核等待（即暫停該線程，等待一段時間後，再繼續運行該線程），如果條件不滿足，才進入內核等待。這樣一來，SpinWait會比Thread.Sleep多運行一次的CPU週期，再進入等待。因爲CPU週期是很短的(現在一般的電腦都有2.1GHZ以上)，所以這個等待對時間影響不大，卻可以提升很大的性能。

可以參看MSDN的說明http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/system.threading.thread.spinwait(v=vs.110).aspx