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Accepted
Isaac Honeyman
Asked: 2025-04-29 02:44:23 +0800 CST

C# 最少的资源/处理器密集型，可在短时间内准确阻止线程

  • 772

我正在开发一个控制台应用程序，它会定期执行两个线程：一个用于 tickEvent 函数，另一个用于更新控制台显示。目前，每个线程只是在条件检查时阻塞，直到下一个周期到来。

这种方法有效，但对处理器的要求很高，而且对于我在后台运行的应用程序来说，会导致风扇发出很大的噪音。

当前方法：

static void HandleTickBehaviour()
{
    Stopwatch tickDuration = new(); //time tick starts

    while (true)
    {
        tickDuration.Restart();

        Tick.Invoke(ElapsedTicks); // invoke all tick event watchers
        Profiler.CalcTime.Add(tickDuration.ElapsedMilliseconds); // how long it took for all tick event to run

        long targetThreadDelay = (int)(Math.Max(25 - Math.Max(_deltaTime - 25, 0), 0) / 1000d * Stopwatch.Frequency); // how long to wait for next tick (25ms - delta time)
        while (true) if (tickDuration.ElapsedTicks >= targetThreadDelay) break;

        _deltaTime = tickDuration.ElapsedMilliseconds;
        Profiler.TickTime.Add(_deltaTime);
        ElapsedTicks++;
    }
}

internal static void HandleConsoleRender()
{
    Stopwatch frameDuration = new();

    while (true)
    {
        frameDuration.Restart();
        RenderConsole();

        while (true) if (frameDuration.ElapsedTicks >= displayWindowsTickInterval) break;

        Profiler.RenderTime.Add(frameDuration.ElapsedTicks);
    }
}

线程阻塞结果： 结果

我尝试实现的另一种方法是使用thread.sleep()，但是由于这些函数每隔几毫秒就会被调用一次，因此重新唤醒线程的延迟实在太多，甚至尝试解释它也会导致更新无法预测地发生。

Thread.Sleep() 结果： 结果

c#

2 个回答

  1. Best Answer

    要定期执行任何操作，通常的解决方案是使用计时器。市面上有多个计时器可供选择，但默认情况下，所有计时器的分辨率均为 15.6 毫秒。Thread.Sleep 也包含在内，因为它使用相同的底层机制。您观察到的数字非常接近该值的两倍，大致符合我的预期。这并不意味着 Thread.Sleep 有 5 毫秒的开销，只是意味着时间将被量化为 15.6 毫秒的倍数。

    除非您正在做一些对延迟非常敏感的事情（例如音频/视频），否则这个分辨率通常就足够了，最简单的解决方案就是使用普通计时器，例如周期计时器，坚持 Windows 默认滴答率，并修复您遇到的任何“不可预测性”问题。

    有一些方法可以获得更高分辨率的计时器，硬件应该能够至少达到 100us 的分辨率，但据我所知，.Net API 中尚未提供此功能，因此您需要使用 P/Invoke 来调用原生 Windows API。请参阅高分辨率计时器。还有一些“多媒体计时器”似乎使用稍旧的 API 来实现基本相同的功能。遗憾的是，我对此不太熟悉，无法提供完整的实现，但可能有可用的库。HighPrecisionTimer是 Google 推荐的，但我个人没有使用过。

    我还会考虑线程通信的方式。目前没有同步机制，我假设预期的行为是渲染循环在每个循环执行时执行一次。为此，您可以使用BlockingCollection或手动重置事件。此外，还有一些流水线库，例如 DataFlow 或 Channels，可能对您尝试执行的操作有所帮助。

    • 2

  2. 这是一个经典的编程示例async。具体来说，你想使用 aPeriodicTimer并 await 每次 tick（这样就不会占用任何 CPU）。例如：

    internal static async Task HandleConsoleRender()
{
    PeriodicTimer frameTimer = new(TimeSpan.FromTicks(displayWindowsTickInterval));

    while (true)
    {
        RenderConsole();

        // avoid context switches unless absolutely necessary
        await frameTimer.WaitForNextTickAsync().ConfigureAwait(false);

        // if you still need this, use a Stopwatch like you were before
        //Profiler.RenderTime.Add(frameDuration.ElapsedTicks);
    }
}
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