多线程 忙等待和线程等待的区别
“忙等待”（Busy Waiting / Spinning）和“线程等待”（Blocking / Sleeping / Yielding）是多线程编程中两种截然不同的等待策略，它们在CPU 资源消耗、响应延迟、适用场景等方面有本质区别。
一、忙等待（Busy Waiting / Spinning）
✅ 定义：
线程在等待某个条件满足时，不放弃 CPU，而是持续循环检查条件（例如反复读取一个标志位），直到条件成立。
🔧 示例（伪代码）：
while (!flag)
{// 空循环，不断检查 flag
}
// 条件满足，继续执行
或使用 SpinLock、SpinWait 等：
var sw = new SpinWait();
while (!ready)
{sw.SpinOnce(); // 可能短暂让出或插入 pause 指令
}
⚙️ 特点：
| 项目 | 说明 |
|---|---|
| CPU 占用 | 高！线程持续占用 CPU 核心 |
| 响应延迟 | 极低（纳秒~微秒级），一旦条件满足立刻响应 |
| 上下文切换 | 无（不进入内核，不切换线程） |
| 适用场景 | 等待时间极短（如 < 10 微秒） |
| 风险 | 浪费 CPU、可能导致死锁（如在单核 CPU 上） |
💡 优化：
现代实现（如 .NET 的 SpinWait）会：
- 先自旋若干次；
- 若仍未成功，则调用
Thread.Yield()或Thread.Sleep(0)让出 CPU； - 避免在单核系统上完全卡死。
二、线程等待（Blocking / Sleeping）
✅ 定义：
线程在等待时主动放弃 CPU，进入阻塞状态（如等待内核对象信号），由操作系统调度器将其挂起，直到被唤醒。
🔧 示例：
var mre = new ManualResetEvent(false);
mre.WaitOne(); // 线程在此阻塞，不消耗 CPU
// 其他线程调用 mre.Set() 后，本线程被唤醒
其他如：Monitor.Wait()、Task.Wait()、await、Thread.Sleep() 等。
⚙️ 特点：
| 项目 | 说明 |
|---|---|
| CPU 占用 | 几乎为 0（线程不运行） |
| 响应延迟 | 较高（微秒~毫秒级），涉及内核切换和调度 |
| 上下文切换 | 有（进入内核，线程状态变为 Wait/Sleep） |
| 适用场景 | 等待时间较长或不确定 |
| 优势 | 节省 CPU 资源，适合长时间等待 |
⚠️ 注意：
Thread.Sleep()是主动休眠，不是“等待条件”，通常不用于同步（应使用事件、信号量等）。
三、核心对比
| 对比项 | 忙等待（Spinning） | 线程等待（Blocking） |
|---|---|---|
| CPU 使用 | 高（100% 占用一个核心） | 低（几乎为 0） |
| 延迟 | 极低（无切换开销） | 较高（10003000 纳秒以上） |
| 是否进入内核 | 否（用户态） | 是（内核态） |
| 上下文切换 | 无 | 有 |
| 适合等待时间 | 极短（< 几微秒） | 中到长（> 几十微秒） |
| 典型实现 | SpinLock, SpinWait, volatile 循环 | Monitor, AutoResetEvent, Semaphore, await |
四、混合策略：自适应等待（Hybrid Lock）
现代高性能锁（如 Monitor、SemaphoreSlim、ManualResetEventSlim）采用混合策略：
- 先忙等待（自旋若干次）—— 希望在极短时间内获得锁；
- 若失败，则转为线程阻塞—— 避免长期浪费 CPU。
例如 .NET 的 lock 语句底层就是混合锁：
- 先尝试轻量级用户模式同步；
- 若竞争激烈，则升级为内核事件等待。
五、如何选择？
| 场景 | 推荐方式 |
|---|---|
| 临界区极短（如修改一个字段） | 忙等待（Interlocked 或 SpinLock） |
| 通用互斥访问 | lock（混合锁） |
| 异步编程 | SemaphoreSlim.WaitAsync()（非阻塞） |
| 跨线程通知 | AutoResetEvent / TaskCompletionSource |
| 高性能无锁结构 | Interlocked + volatile（避免锁） |
| 长时间等待（如 I/O） | 异步 await，而非任何同步等待 |
总结一句话：
忙等待 = “盯着看，不走开”；线程等待 = “先去睡觉，叫醒我”。
前者快但费电，后者省电但有唤醒延迟。现代系统通常先盯一会儿，再睡觉，取两者之长。