C# 线程同步（一）同步概念介绍
目录
1.阻塞（Blocking）
2.阻塞 VS 轮询
3.线程状态
到目前为止，我们已经阐述了如何在线程上启动任务、配置线程以及实现双向数据传递。同时，我们也说明了局部变量是线程私有的，而引用可以通过共享字段在线程间传递以实现通信。
下一步的关键是同步机制：通过协调线程行为来获得可预测的结果。当多个线程访问同一数据时，同步显得尤为重要——这个领域看似简单却暗藏风险。
同步构造可分为四大类别：
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简单阻塞方法
这类方法通过等待其他线程结束或计时完成来实现同步。例如：Sleep、Join和Task.Wait都属于简单阻塞方法。 -
锁定构造
用于限制同时执行某段代码或操作的线程数量。最常见的独占锁（如lock/Monitor.Enter/Monitor.Exit、Mutex和SpinLock）仅允许一个线程进入，确保竞争线程访问共享数据时互不干扰。非独占锁包括信号量（Semaphore/SemaphoreSlim）和读写锁。 -
信号构造
允许线程暂停运行直至接收到其他线程的通知，从而避免低效的轮询。常用信号机制有两种：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类。 -
非阻塞同步构造
通过调用处理器原语来保护共享字段的访问。CLR 和 C# 提供的非阻塞构造包括：Thread.MemoryBarrier、Thread.VolatileRead、Thread.VolatileWrite、volatile关键字以及Interlocked类。
除最后一类外，阻塞机制在其他类别中均占核心地位。下面我们将简要探讨这一概念。
1.阻塞（Blocking）
当线程因某些原因暂停执行时（例如通过 Sleep 进入休眠，或通过 Join/EndInvoke 等待其他线程结束），该线程即被视为阻塞状态。阻塞线程会立即释放其处理器时间片，此后在阻塞条件满足前不再消耗任何处理器资源。可通过线程的 ThreadState 属性检测阻塞状态：
bool blocked = (someThread.ThreadState & ThreadState.WaitSleepJoin) != 0;
（由于线程状态可能在检测与后续操作之间发生变化，此代码仅适用于诊断场景。）当线程阻塞或解除阻塞时，操作系统会执行上下文切换。这将产生几微秒的开销。
线程会通过以下四种方式解除阻塞（当然，按电脑电源键不算！）：
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阻塞条件得到满足
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操作超时（如果指定了超时时间）
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通过Thread.Interrupt被中断
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通过Thread.Abort被中止
需要注意的是，如果线程是通过（已弃用的）Suspend方法暂停执行的，则不会被判定为处于阻塞状态。
2.阻塞 VS 轮询
当线程需要暂停直到特定条件满足时，通常有两种实现方式：
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阻塞等待（高效方式）
通过信号和锁机制实现，线程会进入阻塞状态直到条件满足，此时操作系统会调度其他线程执行。 -
轮询等待（简单但低效）
线程通过循环检测条件来实现等待，例如：
while (!proceed); // 忙等待或
while (DateTime.Now < nextStartTime); // 时间等待性能考量：
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纯轮询会完全占用CPU资源，因为CLR和操作系统会认为线程正在进行重要计算
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这种方式的CPU利用率是100%，极其浪费系统资源
改进方案：
可以采用混合阻塞的方式：
while (!proceed) Thread.Sleep(10); // 每次检查后休眠10ms虽然不够优雅，但相比纯轮询能显著降低CPU占用率。不过需要注意共享变量（如proceed标志）的并发访问问题，正确的锁和信号量使用可以避免这些问题。
适用场景：
当预期条件能在极短时间内（如几微秒）满足时，短暂轮询可能更高效，因为它避免了上下文切换的开销和延迟。.NET框架为此提供了专门的工具类和方法，这些内容将在并行编程章节详细介绍。
这里小节一下：
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阻塞等待：适合大多数情况，资源利用率高
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纯轮询：简单但资源浪费严重
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混合模式：折中方案，需要处理并发问题
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微秒级等待：特殊场景下短暂轮询可能更优
3.线程状态
您可以通过ThreadState属性查询线程的执行状态。该属性返回一个ThreadState类型的标志枚举，它以位运算方式组合了三个"层次"的数据。不过，大多数枚举值都是冗余的、未使用的或已废弃的。下图展示了其中一个"层次"：
以下代码可将ThreadState精简为四个最常用的状态值：未启动(Unstarted)、运行中(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属性适用于诊断目的，但不适合用于同步控制，因为在检测线程状态和基于该状态执行操作之间，线程状态可能会发生变化。
本节完，下一节将开始介绍同步工具