目錄

1.阻塞（Blocking）

2.阻塞 VS 輪詢

3.線程狀態

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????????到目前為止，我們已經闡述了如何在線程上啟動任務、配置線程以及實現雙向數據傳遞。同時，我們也說明了局部變量是線程私有的，而引用可以通過共享字段在線程間傳遞以實現通信。

下一步的關鍵是同步機制：通過協調線程行為來獲得可預測的結果。當多個線程訪問同一數據時，同步顯得尤為重要——這個領域看似簡單卻暗藏風險。

同步構造可分為四大類別：

1. 簡單阻塞方法
   這類方法通過等待其他線程結束或計時完成來實現同步。例如：Sleep、Join?和?Task.Wait?都屬于簡單阻塞方法。

2. 鎖定構造
   用于限制同時執行某段代碼或操作的線程數量。最常見的獨占鎖（如?lock/Monitor.Enter/Monitor.Exit、Mutex?和?SpinLock）僅允許一個線程進入，確保競爭線程訪問共享數據時互不干擾。非獨占鎖包括信號量（Semaphore/SemaphoreSlim）和讀寫鎖。

3. 信號構造
   允許線程暫停運行直至接收到其他線程的通知，從而避免低效的輪詢。常用信號機制有兩種：事件等待句柄（event wait handles）和?Monitor?的?Wait/Pulse?方法。.NET Framework 4.0 新增了?CountdownEvent?和?Barrier?類。

4. 非阻塞同步構造
   通過調用處理器原語來保護共享字段的訪問。CLR 和 C# 提供的非阻塞構造包括：Thread.MemoryBarrier、Thread.VolatileRead、Thread.VolatileWrite、volatile?關鍵字以及?Interlocked?類。

除最后一類外，阻塞機制在其他類別中均占核心地位。下面我們將簡要探討這一概念。

1.阻塞（Blocking）

????????當線程因某些原因暫停執行時（例如通過?Sleep?進入休眠，或通過?Join/EndInvoke?等待其他線程結束），該線程即被視為阻塞狀態。阻塞線程會立即釋放其處理器時間片，此后在阻塞條件滿足前不再消耗任何處理器資源。可通過線程的?ThreadState?屬性檢測阻塞狀態：

bool blocked = (someThread.ThreadState & ThreadState.WaitSleepJoin) != 0;
（由于線程狀態可能在檢測與后續操作之間發生變化，此代碼僅適用于診斷場景。）

當線程阻塞或解除阻塞時，操作系統會執行上下文切換。這將產生幾微秒的開銷。

線程會通過以下四種方式解除阻塞（當然，按電腦電源鍵不算！）：

1. 阻塞條件得到滿足

2. 操作超時（如果指定了超時時間）

3. 通過Thread.Interrupt被中斷

4. 通過Thread.Abort被中止

需要注意的是，如果線程是通過（已棄用的）Suspend方法暫停執行的，則不會被判定為處于阻塞狀態。

2.阻塞 VS 輪詢

當線程需要暫停直到特定條件滿足時，通常有兩種實現方式：

1. 阻塞等待（高效方式）
   通過信號和鎖機制實現，線程會進入阻塞狀態直到條件滿足，此時操作系統會調度其他線程執行。

2. 輪詢等待（簡單但低效）
   線程通過循環檢測條件來實現等待，例如：

while (!proceed);  // 忙等待

或

while (DateTime.Now < nextStartTime); // 時間等待

性能考量：

• 純輪詢會完全占用CPU資源，因為CLR和操作系統會認為線程正在進行重要計算

• 這種方式的CPU利用率是100%，極其浪費系統資源

改進方案：
可以采用混合阻塞的方式：

while (!proceed) Thread.Sleep(10);  // 每次檢查后休眠10ms

雖然不夠優雅，但相比純輪詢能顯著降低CPU占用率。不過需要注意共享變量（如proceed標志）的并發訪問問題，正確的鎖和信號量使用可以避免這些問題。

適用場景：
當預期條件能在極短時間內（如幾微秒）滿足時，短暫輪詢可能更高效，因為它避免了上下文切換的開銷和延遲。.NET框架為此提供了專門的工具類和方法，這些內容將在并行編程章節詳細介紹。

這里小節一下：

• 阻塞等待：適合大多數情況，資源利用率高

• 純輪詢：簡單但資源浪費嚴重

• 混合模式：折中方案，需要處理并發問題

• 微秒級等待：特殊場景下短暫輪詢可能更優

3.線程狀態

????????您可以通過ThreadState屬性查詢線程的執行狀態。該屬性返回一個ThreadState類型的標志枚舉，它以位運算方式組合了三個"層次"的數據。不過，大多數枚舉值都是冗余的、未使用的或已廢棄的。下圖展示了其中一個"層次"：

以下代碼可將ThreadState精簡為四個最常用的狀態值：未啟動(Unstarted)、運行中(Running)、等待休眠或加入(WaitSleepJoin)和已停止(Stopped)：

public static ThreadState SimpleThreadState(ThreadState ts)
{return ts & (ThreadState.Unstarted |ThreadState.Running |ThreadState.WaitSleepJoin |ThreadState.Stopped);
}

ThreadState屬性適用于診斷目的，但不適合用于同步控制，因為在檢測線程狀態和基于該狀態執行操作之間，線程狀態可能會發生變化。

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本節完，下一節將開始介紹同步工具