关于C#工作线程中Thread.Sleep与Task.Delay的执行差异问询

在测试代码中出现了两种差异明显的执行现象：

• 使用await Task.Delay(5000);时，所有Console.WriteLine("START TestSemaPhoreSlims:ID[" + ids + "]...")语句无延迟执行；
• 使用Thread.Sleep(5000);时，从ID:7开始，日志输出出现逐秒延迟，与预期的立即执行不符。

测试代码 #

public class SemaPhoreTest1s
{
    public SemaPhoreTest1s()
    {
        for (int i = 1; i <= 10; i++)
        {
            int idnums = i;

            Task.Run(() => TestSemaPhoreSlims("ID:" + idnums));
        }

        Console.WriteLine("MAIN THREAD:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);

        Console.ReadLine();
    }

    public async void TestSemaPhoreSlims(string ids)
    {
        int workerThreads, completionPortThreads;
        ThreadPool.GetAvailableThreads(out workerThreads, out completionPortThreads);

        Console.WriteLine("START TestSemaPhoreSlims:ID[" + ids + "] workerThreads>>>" + workerThreads + ": times>>>" + DateTime.Now.ToString("HH-mm-ss"));

        Thread.Sleep(5000);
        //await Task.Delay(5000);
    }
}

执行日志 #

MAIN THREAD:1  
START TestSemaPhoreSlims:ID[ID:2] workerThreads>>>2041: times>>>16-06-43  
START TestSemaPhoreSlims:ID[ID:1] workerThreads>>>2041: times>>>16-06-43  
START TestSemaPhoreSlims:ID[ID:5] workerThreads>>>2041: times>>>16-06-43  
START TestSemaPhoreSlims:ID[ID:4] workerThreads>>>2041: times>>>16-06-43  
START TestSemaPhoreSlims:ID[ID:3] workerThreads>>>2041: times>>>16-06-43  
START TestSemaPhoreSlims:ID[ID:6] workerThreads>>>2041: times>>>16-06-43  
START TestSemaPhoreSlims:ID[ID:7] workerThreads>>>2040: times>>>16-06-44  
START TestSemaPhoreSlims:ID[ID:8] workerThreads>>>2039: times>>>16-06-45  
START TestSemaPhoreSlims:ID[ID:9] workerThreads>>>2038: times>>>16-06-46  
START TestSemaPhoreSlims:ID[ID:10] workerThreads>>>2037: times>>>16-06-47

现象原因分析 #

1. ThreadPool的线程调度规则
   ThreadPool默认维护的最小工作线程数通常等于CPU核心数（比如6核机器初始为6个）。当任务数量超过当前可用线程数时，ThreadPool不会立刻创建新线程，而是会等待1秒冷却时间，确认任务仍在排队后才会启动新线程。

2. Thread.Sleep的阻塞特性
   使用Thread.Sleep(5000)时，前6个任务会占用ThreadPool的初始6个工作线程，且这些线程会被Sleep完全阻塞，无法被其他任务复用。第7到第10个任务需要等待ThreadPool创建新线程，由于每次创建新线程有1秒延迟，因此这几个任务的日志输出会逐秒延后，出现ID:7到ID:10的时间依次加1秒的现象。

3. await Task.Delay的非阻塞特性
   使用await Task.Delay(5000)时，await关键字会在等待延迟的过程中释放当前占用的ThreadPool线程，让线程回到线程池供其他任务使用。后续任务可以立即获取空闲线程执行，因此所有Console.WriteLine语句都能无延迟输出。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者licenniezh