循环而不消耗太多CPU周期并且没有sleep()？答案

【问题标题】：Loop without consuming too many CPU cycles and without sleep()?循环而不消耗太多CPU周期并且没有sleep()？
【发布时间】：2011-06-06 15:16:35
【问题描述】：

我正在做一个 VoIP 程序，它不断检查音频记录缓冲区中是否有任何内容（FMOD 库，只要函数 getRecordPosition > 0，那么缓冲区中就有数据）。

所以应该是这样的：

while (true) {
    if(getRecordPosition>0) {
     process data....
    }
}

但是，这会导致非常高的 CPU 使用率。一个版本是使用 sleep() 但如果可能的话我宁愿不使用它。例如，带有事件驱动循环的 win32 消息处理不会消耗很多 cpu 周期，这是我试图模仿的东西。同时我明白函数 getRecordPosition() 必须经常调用，看看返回值是否高于 0。

为了保持较低的 CPU 使用率，我是否坚持执行 while(true) 循环和 sleep() 一小段时间？

我已经用谷歌搜索并进行了一些查找，但大多数返回是使用 sleep() 或与 mutex 进行的一些 POSIX 同步。（我正在做一个 c++ win32 应用程序）

干杯

---编辑：忘了说我无权访问 fmod 源代码：/ ---

【问题讨论】：

你控制录音缓冲区吗？
你有控制数据写入缓冲区的点吗？
如果您提到不想睡觉的原因，也许会有所帮助。调用 Sleep 是执行此操作的正常方法，因为它释放线程的时间片并允许其他线程/进程运行。
睡眠是浪费，就像旋转是浪费一样，只是稍微少一些。此外，它是非确定性的。
如果你想要一个事件驱动的系统，你需要 FMOD 在缓冲区准备好时提醒你的进程或线程。 getRecordPosition() 是如何工作的？

标签： c++ multithreading winapi synchronization cpu-usage

【解决方案1】：

如果可以的话，最好的做法是不要像您所说的那样模拟事件驱动的架构，而是实际使用事件驱动的架构。我对您的代码一无所知，尤其是您是否控制着录音缓冲区的代码。但是如果您确实控制了写入缓冲区的代码，那么您可以在写入缓冲区时触发一个事件：

（后面是伪命题）

主线程：

HANDLE buf_event = CreateEvent(...);
// ...
CreateThread(BufferControl, ...);

缓冲区写入线程：

OnWriteToBuffer()
{
  buffer.Write(...);
  SetEvent(buf_event);
}

然后在你想要做某事的线程中，当缓冲区中有数据等待时，等待事件发出信号：

缓冲区读取线程

rc = WaitForSingleObject(buf_event, INFINITE);
if( rc == WAIT_OBJECT_0 )
{
  // there's somethign in the buffer
}

【讨论】：

好建议，不幸的是我无法访问源代码：/

【解决方案2】：

您可以使用“SwitchToThread”将处理器让给另一个线程，并检查返回值。如果是真的，你屈服了，如果不是，没有其他线程需要运行。如果我没记错的话，FMOD 运行一个线程，所以你可能会屈服于那个线程。

如果它无法让出或继续占用大量 CPU 时间，您可以使用让出和休眠的某种组合。

【讨论】：

据我所知SwitchToThread 与Sleep(0) 相同
在 Windows 中，是的，SwitchToThread 是 Sleep(0)，但 SwitchToThread 也返回一个 BOOL，表示切换是否发生。在某些情况下可能很高兴知道。

【解决方案3】：

我不熟悉 FMOD 库，但它是否提供了数据放入缓冲区时的通知回调？如果不是这样，您几乎会在使用某种形式的睡眠时陷入困境（您可以将该代码放在一个线程中并使用 nanosleep 之类的东西来保持良好的响应时间）。

【讨论】：

【解决方案4】：

我们遇到了类似的问题。
我们有许多进程试图共享资源。在其中一个持有该资源之后，另一个应该等待该资源可用。这意味着，请稍等片刻，然后尝试锁定资源，如果不可用，则再次休眠。
由于我们必须在 Windows 和 Linux 上开发该代码，我们面临不同的解决方案，即使使用 boost（但没有有效的结果）。无论如何，Windows 中最好的解决方案是在资源上使用 WaitForSingleObject()，但在 linux 上我们只需要休眠 1 毫秒。该解决方案似乎消耗了非常低的 CPU - 而不是一段时间（true） - 授予资源以尽快获得。

一开始，我们在资源可用性测试和随后的测试之间失去了很多睡眠时间，因为我们睡眠了很多毫秒。现在我们实际上更快了。高温

【讨论】：

“我们只需要睡 1 毫秒”——你可能认为是 1 毫秒，但实际上它至少是一个时间片，可能长了 10 倍。
对。 Sleep() 的精确度以毫秒为单位，但它的精确度是臭名昭著的差。你实际上可能睡了大约 40 毫秒。
无论软件中断对于应用程序运行的平台而言，无论多长时间，您都将处于休眠状态。在 Windows 上，是的，大约 40 毫秒。我相信 Linux 中断更频繁，所以它会等待更短的时间。

【解决方案5】：

考虑 Win32 必须提供的其他同步原语。自动重置事件听起来像您需要的。它们也可以跨进程工作。

【讨论】：

【解决方案6】：

为了避免消耗CPU，避免Sleep()函数效率低下，需要避免轮询，而是使用事件驱动机制。有现成的框架。例如，在 GBL 中，您可以定义一个信号，例如 getRecordPosition，并将其绑定到处理程序：

Handler([](){ do_something(); }) << getRecordPosition;

或者如果你需要一个单独的线程，你会等待信号：

CreateThread([](){ Wait(getRecordPosition); do_something(); });

【讨论】：