线程无限循环中 CPU 使用率增加至 100%

Question

我正在 ASP.NET Web 应用程序中实现一个基于 Web 的聊天平台，并且使用类似于长轮询的技术。我的意思是我将来自客户端的每个网络请求保留特定的时间段（超时）或直到新消息到达，然后将响应发送到客户端。

我将连接的客户端保留在内存中（字典对象），并且每当有新消息发送到客户端时，我都会将此消息写入接收方客户端的消息数组中。 客户端需要发送一个请求来获取自己的消息，我将这个请求保存在内存中的一个数组中。

我正在使用异步 http 处理程序来侦听客户端请求，我将 Web 请求保存在内存中的数组中。我使用线程从内存中连续检查新消息（在为每个客户端创建的字典中）。

我不使用 .net 线程池线程来检查新消息或超时的 Web 请求。我创建如下线程：

System.Threading.Thread t = new Thread(new ThreadStart(QueueCometWaitRequest_WaitCallback));
t.IsBackground = false;
t.Start();

在每个线程的 QueueCometWaitRequest_WaitCallback 方法中，我处于无限 while 循环中：

while (true)
{
...
Thread.Sleep(100);
}

在该方法中，我正在检查 Web 请求时间每个 Web 请求的输出或新消息也保存在内存中的数组中。

一切都运行良好，直到我注意到 CPU 使用率及时达到 100%。 （在第一个连接客户端后的几分钟内） 在第一个请求开始时，一切似乎都很正常，我的意思是，在向客户端返回响应时，CPU 使用率不高于 10%。但即使有 2 个客户端，CPU 使用率最终也会增加到 100%。似乎只有在写入客户端请求的响应时，CPU 使用率才是 100%。如果没有客户端离开，那么一切都会恢复正常（CPU 使用率约为 0%），直到客户端完成新的 Web 请求。

我不详细了解线程，但我对我创建并无限工作的新线程表示怀疑。这就像操作系统及时为它们提供了更多的 CPU 使用率和资源，因为它们一直在工作，而这个 Thread.Sleep(100) 不起作用。

这是 QueueCometWaitRequest_WaitCallback() 方法：

void QueueCometWaitRequest_WaitCallback()
{
   while (true)
   {
      if (processRequest.Length == 0)
      {
          Thread.Sleep(100);
      }
      else
      {
          for (int i = 0; i < processRequest.Length; i++)
          {
               Thread.Sleep(100);

               // below I am checking for new message or request time out 
               .................
               .................

               // If new message or time out I write to response
          }
      }    
   }
}

我希望我能解释一下情况，并且我也愿意接受任何建议（例如以不同的方式实现）

如果您能帮助我解决这个问题，我将不胜感激， 谢谢

Answer 1

就像一般的最佳实践评论而不是直接答案一样 - 不建议在消息接收器线程内编写 Thread.Sleep(100) 。更好的方法是使用前面提到的 Thread.Join 或 ManualResetEvent 等待句柄。例如，您可以这样编写代码：

private ManualResetEvent waitHandle;
private object syncRoot = new object();
private bool isRunning = false;

void CreateThread()
{
    this.waitHandle = new ManualResetEvent(false);

    isRunning = true; // Set to false to kill the thread
    System.Threading.Thread t = new Thread(new ThreadStart(QueueCometWaitRequest_WaitCallback));         
    t.IsBackground = false; 
    t.Start();
}

void PushData()
{
    // On incoming data, push data into the processRequest queue and set the waithandle
    lock(syncRoot)
    {
        processRequest.Add(/* ... your data object to process. Assumes this is a queue */);
        waitHandle.Set(); // Signal to the thread there is data to process
    }
}

void QueueCometWaitRequest_WaitCallback() 
{    
    while (isRunning)    
    {       
        // Waits here using 0% CPU until the waitHandle.Set is called above
        this.waitHandle.WaitOne();

        // Ensures no-one sets waithandle while data is being processed and
        // subsequently reset
        lock(syncRoot)
        {
            for (int i = 0; i < processRequest.Length; i++)           
            {                        
                // Process the message. 
                // What's the type of processRequest? Im assuming a queue or something     
            }       

            // Reset the Waithandle for the next requestto process
            this.waitHandle.Reset();
        }
    }        
} 

这将确保您的线程在等待时使用 0% CPU，并且仅在有工作要做时才消耗 CPU。

如果做不到这一点，您是否考虑过异步双向消息传递的第三方解决方案？我在 .NET 应用程序中使用 RabbitMQ (AMQP) 来处理高吞吐量消息传递，并取得了巨大成功。 RabbitMQ 的 API 意味着当收到消息时您会收到一个事件，然后可以在后台线程上处理该消息。

此致，

Answer 2

我将连接的客户端保留在内存中（字典对象）

如果静态使用，字典对象不是线程安全的。如果将其用作静态成员，则需要创建一个 Lock 语句。

下面是从 Log4Net LoggerFactory 类中提取的示例...请注意，TypeToLoggerMap 是一个字典对象，当通过 GetLogger 方法引用它时，将使用 Lock 语句。

public static class LoggerFactory
{
    public static ILogger GetLogger(Ninject.Activation.IContext context)
    {
        return GetLogger(context.Request.Target == null ? typeof(ILogger) : context.Request.Target.Member.DeclaringType);
    }

    private static readonly Dictionary<Type, ILogger> TypeToLoggerMap = new Dictionary<Type, ILogger>();

    private static ILogger GetLogger(Type type)
    {
        lock (TypeToLoggerMap)
        {
            if (TypeToLoggerMap.ContainsKey(type))
                return TypeToLoggerMap[type];

            ILogger logger = new Logger(type);
            TypeToLoggerMap.Add(type, logger);

            return logger;
        }
    }
}

查看这篇文章 - 这是我发现上述有关 Dictionary 对象的信息的地方。

https://www.toptal.com/dot -net/hunting-high-cpu-usage-in-dot-net

作为旁注，您是否考虑过在您的项目中使用 SignalR？