SpinWait的性能高于Thread.Sleep

在进行多线程开发时，我们经常会用到Thread.Sleep(timeout_ms)来等待或者腾出时间来让其他线程处理。不过，即使我们把timeout_ms设置为0，Thread.Sleep还是会执行等待操作。这就让人很纳闷了，我明明指定的等待时间是0毫秒，为什么还会执行等待呢？

这时因为当我们调用Thread.Sleep时，是让内核暂停处理当前的线程，然后再看需要等待多久，当发现等待时间是timeout_ms时，就等待timeout_ms长的时间，然后内核继续运行该线程。即使timeout_ms为0，由于这个过程中内核已经执行了暂停和恢复的动作，所以会消耗时间。这样也就说明了，即时Thread.Sleep等待的时候是0，还是会有等待的过程。

而如果使用自旋等待就会不一样。下面先看一下代码和执行结果。

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();
        }
    }
}

运行结果

看看结果会发现，Thread.Sleep的时间比SpinWait多了近50万倍，这相差实在是太大了。有人会说了，Thread.Sleep是执行了10ms*1000=10s的等待，而SpinWait.SpinUntil的条件直接是true，所以相当于没有等待，时间自然会少了很多。那好，我们把_timeout_ms设成0，然后再看运行结果。

我们看到Thread.Sleep的等待时间还是要比SpinWait的长了近10倍，这是为什么呢？

这是因为SpinWait.SpinUntil在执行等待时，会先进行自旋。所谓自旋就是在CPU运转的周期内，如果条件满足了，就不会再进入内核等待（即暂停该线程，等待一段时间后，再继续运行该线程），如果条件不满足，才进入内核等待。这样一来，SpinWait会比Thread.Sleep多运行一次的CPU周期，再进入等待。因为CPU周期是很短的(现在一般的电脑都有2.1GHZ以上)，所以这个等待对时间影响不大，却可以提升很大的性能。

可以参看MSDN的说明http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/system.threading.thread.spinwait(v=vs.110).aspx