锁定线程计数

Posted 2023-02-22

【中文标题】锁定线程计数

【英文标题】：Counting of threads locked

【发布时间】：2017-06-13 20:09:19

【问题描述】：

代码如下：

private int _count = 0;
public bool Ongoing

    get
    
        return _count > 0;
    


public void Method1(object param)

    new Thread(new ParameterizedThreadStart(Method2)).Start(param);

private void Method2(object param)

    _count++;
    lock (_lock)
        
            // Something
        
    _count--;

变量_count，你可以猜到，用于计算有多少线程被锁定。它被初始化为 0 并且只在这个方法内部被修改，我用它来知道这个类是否在做某事。

现在的问题是：有时 _count 低于 0。就像 _count++ 有时会被忽略。

这种情况很少发生，大约每 500 次我启动此方法时发生一次，甚至更少。

我应该将 _count 声明为 volatile 吗？

【问题讨论】：

Interlocked.Increment Method.

@JohnnyMopp 你到底为什么要同时使用两种不同的同步方法。代码已经开锁了。

@Servy 因为增量发生在锁之外。

@JohnnyMopp 是的，它不应该。 这就是问题。

还有一个：How to get the amount of threads waiting to enter a lock?

【参考方案1】：

您需要确保以原子方式应用操作并且不会缓存值。要实现第一个，您必须使用Interlocked.Increment 和Interlocked.Decrement，第二个将字段标记为volatile：

private volatile int _count = 0;
public bool Ongoing

    get
    
        return _count > 0;
    


public void Method1(object param)

    new Thread(new ParameterizedThreadStart(Method2)).Start(param);

private void Method2(object param)

    Interlocked.Increment(ref _count);
    lock (_lock)
        
            // Something
        
    Interlocked.Decrement(ref _count);

【讨论】：

将该字段标记为volatile 并不是重新阅读的最佳方法。在读取之前，在 getter 中使用显式内存屏障会做得更好。

@Douglas 在这种情况下，执行显式内存屏障而不是 Volatile.Read(ref _count) 是否有附加价值？

@KevinGosse：是的。易失性读取在读取之后引入了一个半栅栏，这意味着您在第一次读取时仍然会获得陈旧的值。

@Douglas 虽然如果真的是这样，那么 MSDN 文档是错误的：msdn.microsoft.com/en-us/library/gg712971(v=vs.110).aspxThis value is the latest written by any processor in the computer, regardless of the number of processors or the state of processor cache.

@KevinGosse：MSDN 文档大错特错。 “MSDN 文档指出，使用 volatile 关键字可确保字段中始终存在最新的值。这是不正确的，因为正如我们所见 [在给定示例中]，随后写入通过阅读可以重新排序。” (albahari.com/threading/part4.aspx)

【参考方案2】：

正如在接受的答案中正确指出的那样，您需要围绕增量和减量操作执行线程同步。这可以通过Interlocked 类来实现。

但是，您还需要使用一些内存同步机制来确保其他线程可以使用最新的值。 volatile 上的 MSDN 文档大错特错：

MSDN 文档指出，使用 volatile 关键字可确保字段中始终存在最新的值。这是不正确的，因为正如我们所见，写入后读取可以重新排序。 (Joseph Albahari)

具体来说，volatile 关键字指示编译器在每次读取该字段时生成一个获取栅栏。但是，acquire-fence 在读取之后 生效，以防止其他读取/写入移动到它之前。这意味着读取本身可能会向上移动，从而允许在第一次读取变量时检索过时的值。

不幸的是，没有干净的方法可以读取具有所需内存屏障的整数，但最近的候选者是冗余的Interlocked.CompareExchange（请参阅this answer）：

private int _count = 0;

public bool Ongoing => Interlocked.CompareExchange(ref _count, 0, 0) > 0;

public void Method1(object param)

    new Thread(new ParameterizedThreadStart(Method2)).Start(param);


private void Method2(object param)

    Interlocked.Increment(ref _count);
    lock (_lock)
    
        // Something
    
    Interlocked.Decrement(ref _count);

【讨论】：

这完全阻止了用户的目的，他想知道有多少线程在等待锁，所以增量和减量必须在锁之外。

@Gusman：你是对的；我完全错过了。我会修复代码。

Interlocked.Read 是 Interlocked.CompareExchange(..., 0, 0) 的简写。

@JeroenMostert：Interlocked.Read 在哪个版本的 .NET 上使用 int？

好吧，可惜没有重载。