让工作线程等待任务的最有效的 CPU 方法是什么？

Question

在我当前的 C#/NET 3.5 应用程序中，我有一个任务队列（线程安全），并且有 5 个工作线程，它们必须不断地在队列中查找任务。如果任务可用，任何一个工作人员都会将该任务出队并采取所需的操作。

我的工作线程类如下：

public class WorkerThread
{
    //ConcurrentQueue is my implementation of thread safe queue
    //Essentially just a wrapper around Queue<T> with synchronization locks
    readonly ConcurrentQueue<CheckPrimeTask> mQ; 
    readonly Thread mWorker;
    bool mStop;

    public WorkerThread (ConcurrentQueue<CheckPrimeTask> aQ) {
        mQ = aQ;
        mWorker = new Thread (Work) {IsBackground = true};
        mStop = false;
    }

    private void Work () {
        while (!mStop) {
            if (mQ.Count == 0) {
                Thread.Sleep (0);
                continue;
            }

            var task = mQ.Dequeue ();
            //Someone else might have been lucky in stealing
            //the task by the time we dequeued it!!
            if (task == null) 
                continue;

            task.IsPrime = IsPrime (task.Number);
            task.ExecutedBy = Thread.CurrentThread.ManagedThreadId;
            //Ask the threadpool to execute the task callback to 
            //notify completion
            ThreadPool.QueueUserWorkItem (task.CallBack, task);
        }
    }

    private bool IsPrime (int number) {
        int limit = Convert.ToInt32 (Math.Sqrt (number));
        for (int i = 2; i <= limit; i++) {
            if (number % i == 0)
                return false;
        }

        return true;
    }

    public void Start () {
        mStop = false;
        mWorker.Start ();
    }

    public void Stop () {
        mStop = true;
    }
}

问题是当队列为空时，它消耗太多CPU（接近98％）。我尝试使用 AutoResetEvent 来通知工作人员队列已更改。因此，他们实际上等待该信号的设置。它已将 CPU 占用率降低到接近 0%，但我不完全确定这是否是最好的方法。您能否建议一种更好的方法来保持线程空闲而不影响 CPU 使用率？

Answer 1

查看 BlockingQueue 的实现。如果队列为空，则使用 Monitor.Wait() 使线程进入睡眠状态。添加项目时，它使用 Monitor.Pulse() 唤醒在空队列上休眠的线程。

另一种技术是使用信号量。每次将项目添加到队列时，调用 Release()。当您需要队列中的某个项目时，请调用 WaitOne()。

Answer 2

目前，您的 Work 方法中有 Thread.Sleep(0)，用于处理没有队列项的情况。将其更改为任何大于 0 的值，您的 CPU 使用率将会下降。尝试 10 从...开始

Answer 3

我能想到的有几个选择。

一种方法是在循环期间放置一个小线程睡眠。这基本上会将您的 CPU 使用率降至 0，并且是执行此操作的相当标准的方法。

另一种方法是按照 Mitch Wheat 在评论中的建议使用重置（自动或手动）。

您还可以设计某种 IdleTask，让线程休眠一定时间，如果您的队列为空，则只需处理 IdleTask（这将使线程休眠）。

Answer 4

如果您的队列是线程安全的，那么您就不需要这样做......

    //Someone else might have been lucky in stealing 
    //the task by the time we dequeued it!! 
    if (task == null)  
        continue;