while(true)无限循环会导致CPU占用过高吗？

Question

我有一个情况，需要在服务中运行一个不停的循环，每次检查特定的条件，然后根据情况采取相应的行动。从设计的角度来看，使用 while (true) 循环非常适合：

while (true)
{
    Process();
}

Process() 方法检查内存中（快速）的数据存储状态。如果它发现基于状态有工作要做，它将使用 Task.Run() 进行处理（因此控制立即返回到循环中）。

我看到一些参考资料指出这样会占用不必要的 CPU 循环，建议使用 Timer 或在循环中添加 Thread.Sleep。我也看到有帖子说明使用 while (true) 没有问题。

在我的开发机上，似乎没有负面影响，虽然 CPU 使用率确实会增加。可能是因为 CPU 使用率分布在多个核心上，而部署环境可能只有一个单核心。

while (true) 循环对 CPU 有负面性能影响吗？如果有，有什么正确的缓解方式？

- Phil Sandler

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while(true) { Task.Run(..) }会导致CPU占用率过高。请查看生产者消费者模式和发布订阅模式，了解如何正确处理此问题。 - Aron

Answer 1

当然，这要看你在做什么。

while(true)循环本身并不会导致性能下降。性能问题出现在方法体中，比如这里的Process()。

如果该方法旨在永远运行而且永远不停歇，那么使用此结构是可以的。但是，如果Process应该响应事件或“监听”某些操作，则将其放入while(true)循环中会导致处理器不必要地轮询。

例如：

while (true)
{
   //At the start of every minute
   if (DateTime.Now.Seconds == 0)
       //Do Something
}

这将是非常糟糕的。你让CPU持续检查一个每分钟只有一次为真的条件，并阻止CPU在其余时间内执行有用的工作。

在这种情况下，最好使用Threading命名空间中可用的一些功能来释放CPU。

- Philip Pittle

Answer 2

在合作式多任务系统中，这确实会使CPU占用率达到100%（或至少一个核心）。

然而，大多数现代操作系统采用抢占式多任务处理，这基本上意味着操作系统控制进程的运行时间。因此，虽然你的循环将使用线程（或可能是进程）的100％时间，并剥夺其他一些CPU时间，但操作系统会确保其他已准备好运行的进程/线程得到运行的机会。最坏的情况下，你的程序可能会变慢一些。

你需要特别注意的一件事是，这样的循环将绑定运行它的线程，使该线程无法用于其他任务。因此，你不应该在UI线程上执行此操作。（有一个Application.DoEvents()方法，但你必须自己每隔一段时间调用它，它的使用表明你正在做一些真正属于其自己线程的任务）。

- cHao

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他们不会完全被饿死，但是在这个进程浪费时间而没有做任何有生产力的事情时，他们将获得比平常更少的CPU时间。 - Servy

@Servy：说得好（已编辑）。这会占用一些本来可以用于其他进程的时间。但是，该进程只能浪费操作系统允许它使用的时间，因此除非有人搞乱了优先级和/或操作系统设计不良，否则它无法独占CPU。 - cHao

正确，它不会完全崩溃整个机器，只会使整个机器变慢。OP并不是在问这样做是否会完全破坏他的整个机器，他在问是否存在负面后果。除了“你的电脑再也不能做任何事情了[插入邪恶的笑声]”之外，还有负面后果。 - Servy