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SpinWait

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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 .NET 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。 有关示例，请参阅如何：使用 SpinWait 实现两阶段等待操作。

如果不想执行两阶段等待操作，只是想一直旋转到某条件为 true，可以启用 SpinWait 执行上下文切换，让它成为 Windows 操作系统环境中的合法成员。 下面的基本示例展示了无锁堆栈中的 SpinWait。 如果需要高性能的线程安全堆栈，请考虑使用 System.Collections.Concurrent.ConcurrentStack<T>。

public class LockFreeStack<T>
{
    private volatile Node m_head;

    private class Node { public Node Next; public T Value; }

    public void Push(T item)
    {
        var spin = new SpinWait();
        Node node = new Node { Value = item }, head;
        while (true)
        {
            head = m_head;
            node.Next = head;
            if (Interlocked.CompareExchange(ref m_head, node, head) == head) break;
            spin.SpinOnce();
        }
    }

    public bool TryPop(out T result)
    {
        result = default(T);
        var spin = new SpinWait();

        Node head;
        while (true)
        {
            head = m_head;
            if (head == null) return false;
            if (Interlocked.CompareExchange(ref m_head, head.Next, head) == head)
            {
                result = head.Value;
                return true;
            }
            spin.SpinOnce();
        }
    }
}

Imports System.Threading

Module SpinWaitDemo


    Public Class LockFreeStack(Of T)
        Private m_head As Node

        Private Class Node
            Public [Next] As Node
            Public Value As T
        End Class

        Public Sub Push(ByVal item As T)
            Dim spin As New SpinWait()
            Dim head As Node, node As New Node With {.Value = item}

            While True
                Thread.MemoryBarrier()
                head = m_head
                node.Next = head
                If Interlocked.CompareExchange(m_head, node, head) Is head Then Exit While
                spin.SpinOnce()
            End While
        End Sub

        Public Function TryPop(ByRef result As T) As Boolean
            result = CType(Nothing, T)
            Dim spin As New SpinWait()

            Dim head As Node
            While True
                Thread.MemoryBarrier()
                head = m_head
                If head Is Nothing Then Return False
                If Interlocked.CompareExchange(m_head, head.Next, head) Is head Then
                    result = head.Value
                    Return True
                End If
                spin.SpinOnce()
            End While
        End Function
    End Class


End Module

另请参阅