面试官：平时开发中你用过读写锁吗？

Posted 2021-09-17 dotNET跨平台

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了面试官：平时开发中你用过读写锁吗？相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

前面实现了一个带值变更通知能力的字典类(线程不安全)，童鞋们有没有发现演示代码使用了 lock语法糖，这个有没有问题呢？

没背景说个铲铲

同程艺龙基础架构部推出的数据获取组件DAL.Connection，我们要做到在切换连接配置时清空数据库连接池, 这就涉及到切换连接的时候，触发变更通知。

•.NET 如何清空连接池？•面试官：实现一个带值变更通知能力的Dictionary

仔细阅读《面试官：实现一个带值变更通知能力的Dictionary》一文的童靴们有没有发现一个细节：我使用了lock语法糖无脑加锁。

这里面有个前置知识点：C# Dictionary线程不安全。
什么叫线程不安全，请看这个✍️ 你管这叫"线程安全"?

这在高并发下会有问题：大多数时候下DBA并不会变更业务方的数据库连接，这是一个多读少写的场景，我们无脑使用lock在多数时间会人为阻塞请求。

到这个时候，我们就要想到读写锁ReaderWriterLockSlim。

宝藏好物：ReaderWriterLockSlim

Use ReaderWriterLockSlim to protect a resource that is read by multiple threads and written to by one thread at a time. ReaderWriterLockSlim allows multiple threads to be in read mode, allows one thread to be in write mode with exclusive ownership of the lock, and allows one thread that has read access to be in upgradeable read mode, from which the thread can upgrade to write mode without having to relinquish its read access to the resource.

简而言之：

ReaderWriterLockSlim提供对某资源在某时刻下的多线程同读或单线程独占写。
此外，ReaderWriterLockSlim还提供从读模式无缝升级到独占写模式。

总结下来：

读写锁处于以下四种状态：

1.未进入: 没有线程进入锁(或者所有线程退出锁)2.读模式：每次调用EnterReadlock时，锁计数都会增加，但允许您读取其中的代码块。3.写模式：独占、排他4.可升级的读模式(upgradeable read mode)：多线程读，其中一个线程具备在某时刻升级到排他写模式的可能。

btw，读写锁相比常规lock之外，还具备锁超时的机制，能避免未知原因持续占有锁导致的死锁。

这就很适合我们开发DAL.Connection组件的多读少写的场景。

微软ReaderWriterLockSlim页面还很贴心的给了一个基于读写锁的缓存操作封装类SynchronizedCache。

开箱即用的缓存操作类

基于ReaderWriterLockSlim对线程不安全的Dictionary进行了包装，可以作为一个多读少写的缓存操作类。

public class SynchronizedCache 
{
    private ReaderWriterLockSlim cacheLock = new ReaderWriterLockSlim();
    private Dictionary<int, string> innerCache = new Dictionary<int, string>();

    public int Count
    { get { return innerCache.Count; } }

    public string Read(int key)
    {
        cacheLock.EnterReadLock();
        try
        {
            return innerCache[key];
        }
        finally
        {
            cacheLock.ExitReadLock();
        }
    }

    public void Add(int key, string value)
    {
        cacheLock.EnterWriteLock();
        try
        {
            innerCache.Add(key, value);
        }
        finally
        {
            cacheLock.ExitWriteLock();
        }
    }

    public bool AddWithTimeout(int key, string value, int timeout)
    {
        if (cacheLock.TryEnterWriteLock(timeout))
        {
            try
            {
                innerCache.Add(key, value);
            }
            finally
            {
                cacheLock.ExitWriteLock();
            }
            return true;
        }
        else
        {
            return false;
        }
    }

    public AddOrUpdateStatus AddOrUpdate(int key, string value)
    {
        cacheLock.EnterUpgradeableReadLock();
        try
        {
            string result = null;
            if (innerCache.TryGetValue(key, out result))
            {
                if (result == value)
                {
                    return AddOrUpdateStatus.Unchanged;
                }
                else
                {
                    cacheLock.EnterWriteLock();
                    try
                    {
                        innerCache[key] = value;
                    }
                    finally
                    {
                        cacheLock.ExitWriteLock();
                    }
                    return AddOrUpdateStatus.Updated;
                }
            }
            else
            {
                cacheLock.EnterWriteLock();
                try
                {
                    innerCache.Add(key, value);
                }
                finally
                {
                    cacheLock.ExitWriteLock();
                }
                return AddOrUpdateStatus.Added;
            }
        }
        finally
        {
            cacheLock.ExitUpgradeableReadLock();
        }
    }

    public void Delete(int key)
    {
        cacheLock.EnterWriteLock();
        try
        {
            innerCache.Remove(key);
        }
        finally
        {
            cacheLock.ExitWriteLock();
        }
    }

    public enum AddOrUpdateStatus
    {
        Added,
        Updated,
        Unchanged
    };

    ~SynchronizedCache()
    {
       if (cacheLock != null) cacheLock.Dispose();
    }
}

缓存操作类SynchronizedCache每次操作会返回操作结果，和常见的字典一样，不带值变更通知的能力，我们还是像《面试官：实现一个带值变更通知能力的Dictionary 》一文那样，添加值变更事件，注册变更逻辑。

public event EventHandler<ValueChangedEventArgs<string>> OnValueChanged;

//--- 节选自AddOrUpdate方法
cacheLock.EnterWriteLock();
try
{
   OnValueChanged?.Invoke(this, new ValueChangedEventArgs<string>(key));
   innerCache[key] = value;
}
finally
{
    cacheLock.ExitWriteLock();
}
return AddOrUpdateStatus.Updated;
                        
//---

if (sc.AddOrUpdate(key, value) == SynchronizedCache.AddOrUpdateStatus.Updated)
{
    Console.WriteLine($"已经发生了值变更，原key对应的键值已经被重写。");}
}