.NET 同步与异步之锁(Lock、Monitor)(七)
本随笔续接:.NET同步与异步之相关背景知识(六)
在上一篇随笔中已经提到、解决竞争条件的典型方式就是加锁 ,那本篇随笔就重点来说一说.NET提供的最常用的锁 lock关键字 和 Monitor。
一、lock关键字Demo
public object thisLock = new object();
private long index; public void AddIndex()
{
lock (this.thisLock)
{
this.index++; if (this.index > long.MaxValue / )
{
this.index = ;
}
// 和 index 无关的大量操作
}
} public long GetIndex()
{
return this.index;
}
这一组demo,代码简洁,逻辑简单,一个 AddIndex 方法 保证字段 index 在 0到100之间,另外一个GetIndex方法用来获取字段index的值。
但是,这一组Demo却有不少问题,甚至可以说是错误,下面我将一一进行说明:
1、忘记同步——即读写操作都需要加锁
GetIndex方法, 由于该方法没有加锁,所以通过该方法在任何时刻都可以访问字段index的值,也就是说会恰好在某个时间点获取到 101 这个值,这一点是和初衷相违背的。
2、读写撕裂
如果说读写撕裂这个问题,这个demo可能不是很直观,但是Long类型确实存在读写撕裂。比如下面的例子:
/// <summary>
/// 测试原子性
/// </summary>
public void TestAtomicity()
{
long test = ; long breakFlag = ;
int index = ;
Task.Run(() =>
{
base.PrintInfo("开始循环 写数据");
while (true)
{
test = (index % == ) ? 0x0 : 0x1234567890abcdef; index++; if (Interlocked.Read(ref breakFlag) > )
{
break;
}
} base.PrintInfo("退出循环 写数据");
}); Task.Run(() =>
{
base.PrintInfo("开始循环 读数据");
while (true)
{
long temp = test; if (temp != && temp != 0x1234567890abcdef)
{
Interlocked.Increment(ref breakFlag);
base.PrintInfo($"读写撕裂: { Convert.ToString(temp, 16)}");
break;
}
} base.PrintInfo("退出循环 读数据");
});
}
测试原子性操作
64位的数据结构 在32位的系统上(当然和CPU也有关系)是需要两个命令来实现读写操作的,也就是说、如果恰好在两个写命令中间发生了读取操作,就有可能读取到不完成的数据。故而要警惕读写撕裂。
3、粒度错误
AddIndex 方法中,和 index 无关的大量操作 ,放在锁中是没有必要的,虽然没必要但是也不是错的,只能说这个锁的粒度过大,造成了没必要的并发上的性能影响。
下面举例一个错误的锁粒度:
public class BankAccount
{
private long id;
private decimal m_balance = 0.0M; private object m_balanceLock = new object(); public void Deposit(decimal delta)
{
lock (m_balanceLock)
{
m_balance += delta;
}
} public void Withdraw(decimal delta)
{
lock (m_balanceLock)
{
if (m_balance < delta)
throw new Exception("Insufficient funds");
m_balance -= delta;
}
} public static void ErrorTransfer(BankAccount a, BankAccount b, decimal delta)
{
a.Withdraw(delta);
b.Deposit(delta);
} public static void Transfer(BankAccount a, BankAccount b, decimal delta)
{
lock (a.m_balanceLock)
{
lock (b.m_balanceLock)
{
a.Withdraw(delta);
b.Deposit(delta);
}
}
} public static void RightTransfer(BankAccount a, BankAccount b, decimal delta)
{
if (a.id < b.id)
{
Monitor.Enter(a.m_balanceLock); // A first
Monitor.Enter(b.m_balanceLock); // ...and then B
}
else
{
Monitor.Enter(b.m_balanceLock); // B first
Monitor.Enter(a.m_balanceLock); // ...and then A
} try
{
a.Withdraw(delta);
b.Deposit(delta);
}
finally
{
Monitor.Exit(a.m_balanceLock);
Monitor.Exit(b.m_balanceLock);
}
} }
错误的锁粒度
在 ErrorTransfer 方法中,在转账的两个方法中间的时间点上,转账金额属于无主状态,这时锁的粒度就过小了 。
在 Transfer 方法中,虽然粒度正确了,但是此时容易死锁。而比较恰当的方式可以是:RightTransfer 。
4、不合理的lock方式
锁定非私有类型的对象是一种危险的行为,因为非私有类型被暴露给外界、外界也可以对被暴露的对象进行加锁,这种情况下很容造成死锁 或者 错误的锁粒度。
较为合理的方式是 将 thislock 改为 private .
由上述进行类推:
1、lock(this):如果当前类型为外界可访问的也会有类似问题。
2、lock(typeof(T)): 因为Type对象,是整个进程域中是唯一的。所以,如果T为外界可访问的类型也会有类似问题。
3、lock("字符串"):因为String类型的特殊性(内存驻留机制),多个字符串其实有可能是同一把锁,所以、一不小心就容易掉入陷阱、造成死锁 或者错误的锁粒度。
二、通过 IL 代码看本质
下面是 AddIndex 方法的全部il代码 [使用 .NET 4.5类库,VS2015 编译]:
.method public hidebysig instance void AddIndex() cil managed
{
// 代码大小 81 (0x51)
.maxstack
.locals init ([] object V_0,
[] bool V_1,
[] bool V_2)
IL_0000: nop
IL_0001: ldarg.
IL_0002: ldfld object ParallelDemo.Demo.LockMonitorClass::thisLock
IL_0007: stloc.
IL_0008: ldc.i4.
IL_0009: stloc.
.try
{
IL_000a: ldloc.
IL_000b: ldloca.s V_1
IL_000d: call void [mscorlib]System.Threading.Monitor::Enter(object,
bool&)
IL_0012: nop
IL_0013: nop
IL_0014: ldarg.
IL_0015: ldarg.
IL_0016: ldfld int64 ParallelDemo.Demo.LockMonitorClass::index
IL_001b: ldc.i4.
IL_001c: conv.i8
IL_001d: add
IL_001e: stfld int64 ParallelDemo.Demo.LockMonitorClass::index
IL_0023: ldarg.
IL_0024: ldfld int64 ParallelDemo.Demo.LockMonitorClass::index
IL_0029: ldc.i8 0x3fffffffffffffff
IL_0032: cgt
IL_0034: stloc.
IL_0035: ldloc.
IL_0036: brfalse.s IL_0042
IL_0038: nop
IL_0039: ldarg.
IL_003a: ldc.i4.
IL_003b: conv.i8
IL_003c: stfld int64 ParallelDemo.Demo.LockMonitorClass::index
IL_0041: nop
IL_0042: nop
IL_0043: leave.s IL_0050
} // end .try
finally
{
IL_0045: ldloc.
IL_0046: brfalse.s IL_004f
IL_0048: ldloc.
IL_0049: call void [mscorlib]System.Threading.Monitor::Exit(object)
IL_004e: nop
IL_004f: endfinally
} // end handler
IL_0050: ret
} // end of method LockMonitorClass::AddIndex
IL
当然你没必要完全看懂,你只需要注意到三个细节就可以了:
1、调用 [mscorlib]System.Threading.Monitor::Enter(object, bool&) 方法,其中第二个入参为 索引为1的local变量 [查类库后发现该参数是 ref 传递引用]。
2、如果索引为1的local变量 不为 false,则 调用 [mscorlib]System.Threading.Monitor::Exit(object) 方法
3、try... finally 语句块
换句话,也就是说 lock关键字其实本质上就是 Monitor 类的简化实现方式,为了安全、进行了try...finally处理。
三、Monitor 的 wait和 Pulse
因为进入锁(Enter)和离开锁(Exit)都是有一定的性能损耗的,所以,当有频繁的没有必要的锁操作的时候,性能影响更大。
比如:在生产者消费者模式中,如果没有需要消费的数据时,对锁的频繁操作是没有必要的(轮询模式,不是推送)。
在这种情况下, wait方法就派上用场了。如下是MSDN中的一句备注:
当前拥有对指定对象的锁的线程调用此方法以释放该对象,以便另一个线程可以访问它。 等待重新获取锁时阻止调用方。 当调用方需要等待另一个线程操作后将发生状态更改时,调用此方法。
wait 和 pulse 方法一笔带过,这对方法、笔者用的也不多。
随笔暂告一段落、下一篇随笔介绍: 锁(ReaderWriterLockSlim)(预计1篇随笔)
附,Demo : http://files.cnblogs.com/files/08shiyan/ParallelDemo.zip
参见更多:随笔导读:同步与异步
(未完待续...)
.NET 同步与异步之锁(Lock、Monitor)(七)的更多相关文章
- .NET 同步与异步之锁(ReaderWriterLockSlim)(八)
本随笔续接:.NET 同步与异步之锁(Lock.Monitor)(七) 由于锁 ( lock 和 Monitor ) 是线程独占式访问的,所以其对性能的影响还是蛮大的,那有没有一种方式可是实现:允许多 ...
- C# 异步锁 await async锁,lock,Monitor,SemaphoreSlim
异步方法内无法使用Monitor 和lock 所以只能用System.Threading.SemaphoreSlim了 //Semaphore (int initialCount, int maxim ...
- python多线程编程—同步原语入门(锁Lock、信号量(Bounded)Semaphore)
摘录python核心编程 一般的,多线程代码中,总有一些特定的函数或者代码块不希望(或不应该)被多个线程同时执行(比如两个线程运行的顺序发生变化,就可能造成代码的执行轨迹或者行为不相同,或者产生不一致 ...
- C# 同步锁 lock Monitor
Lock关键字 C#提供lock关键字实现临界区,MSDN里给出的用法: Object thisLock = new Object();lock (thisLock){ // Critical c ...
- .NET 同步与异步 之 原子操作和自旋锁(Interlocked、SpinLock)(九)
本随笔续接:.NET 同步与异步之锁(ReaderWriterLockSlim)(八) 之前的随笔已经说过.加锁虽然能很好的解决竞争条件,但也带来了负面影响:性能方面的负面影响.那有没有更好的解决方案 ...
- 并发、并行、同步、异步、全局解释锁GIL、同步锁Lock、死锁、递归锁、同步对象/条件、信号量、队列、生产者消费者、多进程模块、进程的调用、Process类、
并发:是指系统具有处理多个任务/动作的能力. 并行:是指系统具有同时处理多个任务/动作的能力. 并行是并发的子集. 同步:当进程执行到一个IO(等待外部数据)的时候. 异步:当进程执行到一个IO不等到 ...
- 重新想象 Windows 8 Store Apps (46) - 多线程之线程同步: Lock, Monitor, Interlocked, Mutex, ReaderWriterLock
[源码下载] 重新想象 Windows 8 Store Apps (46) - 多线程之线程同步: Lock, Monitor, Interlocked, Mutex, ReaderWriterLoc ...
- C# 多线程(lock,Monitor,Mutex,同步事件和等待句柄)
本篇从 Monitor,Mutex,ManualResetEvent,AutoResetEvent,WaitHandler 的类关系图开始,希望通过本篇的介绍能对常见的线程同步方法有一个整体的认识,而 ...
- 【转】多线程:C#线程同步lock,Monitor,Mutex,同步事件和等待句柄(上)
本篇从Monitor,Mutex,ManualResetEvent,AutoResetEvent,WaitHandler的类关系图开始,希望通过 本篇的介绍能对常见的线程同步方法有一个整体的认识,而对 ...
随机推荐
- PDF解决方案(4)--在线浏览
相关专题链接 PDF解决方案(1)--文件上传 PDF解决方案(2)--文件转PDF PDF解决方案(3)--PDF转SWF PDF解决方案(4)--在线浏览 前言:上一篇主要提到了PDF在线浏览的各 ...
- php学习之路:php在iconv功能 详细解释
iconv函数库可以完毕各种字符集间的转换,是php编程中必不可少的基础函数库. 使用方法例如以下: $string = "亲爱的朋友欢迎訪问胡文芳的博客.希望给您带来一点点的帮助!&quo ...
- [译]Java垃圾回收器的类型
说明:这篇文章来翻译来自于Javapapers 的Types of Java Garbage Collectors 在这部分的教程中我们将讲到可使用的四种不同类型的Java垃圾回收器.垃圾回收是Jav ...
- SaaS模式和实现思路
EFW框架开发的系统支持SaaS模式和实现思路 回<[开源]EFW框架系列文章索引> EFW框架源代码下载V1.3:http://pan.baidu.com/s/1c0dAD ...
- DataUml Design 课程6-DataUML Design 1.1版本号正式宣布(支持PD数据模型)
从DataUML Design正式宣布到现在两个月,因为最近忙,出版到现在为止1.1版本号.稍后我们将始终坚持以良好DataUML Design软件,我希望程序员有很多支持. 一.1.1新的和改进的版 ...
- Value Object(值对象)如何使用 EF 进行正确映射
DDD 领域驱动设计-Value Object(值对象)如何使用 EF 进行正确映射 写在前面 首先,这篇博文是用博客园新发布的 MarkDown编辑器 编写的,这也是我第一次使用,语法也不是很熟悉, ...
- 把《C语言接口与实现》读薄之第一章:引言
1.1文学程序 文学程序(literate program):接口及其实现的代码与对其进行解释的正文交织在一起.文学程序由英文正文和带标签的程序代码块组成.例如, 〈compute x * y〉≡ s ...
- Private和Protected方法
.NET中如何测试Private和Protected方法 TDD是1)写测试2)写通过这些测试的代码,3)然后重构的实践.在,NET社区中, 这个概念逐渐变得非常流行,这归功于它所增加的质量保证. ...
- Myeclipse 10 for mac 破解版下载安装及破解方法
下载地址:http://pan.baidu.com/share/link?shareid=463687&uk=1798617416 解压下载好的压缩包Myeclipse 10 for mac+ ...
- C#制作高仿360安全卫士窗体3
C#制作高仿360安全卫士窗体(三) 距上篇C#制作高仿360安全卫士窗体(二)也将近一个多月了,这个月事情还是像往常一样的多.不多我也乐在其中,毕竟我做的是我喜欢做的东西.今天特地抽空把怎么制作 ...