防止重入并确保为某些操作获取锁的正确方法是啥？

Posted 2023-03-31

【中文标题】防止重入并确保为某些操作获取锁的正确方法是啥？

【英文标题】：What is the correct way to prevent reentrancy and ensure a lock is acquired for certain operations?防止重入并确保为某些操作获取锁的正确方法是什么？

【发布时间】：2013-10-01 17:37:22

【问题描述】：

我正在设计一个基类，当它被继承时，它将针对多线程环境中的上下文提供业务功能。每个实例都可能有长时间运行的初始化操作，所以我想让对象可重用。为此，我需要能够：

为这些对象之一分配上下文以允许其工作 防止已为对象分配新上下文 防止在对象没有上下文时访问某些成员

此外，每个上下文对象可以被许多工作对象共享。

是否有适合我想要做的正确同步原语？这是我想出的最适合我需要的模式：

private Context currentContext;

internal void BeginProcess(Context currentContext)

    // attempt to acquire a lock; throw if the lock is already acquired,
    // otherwise store the current context in the instance field


internal void EndProcess()

    // release the lock and set the instance field to null


private void ThrowIfNotProcessing()

    // throw if this method is called while there is no lock acquired

使用上述方法，我可以保护不应访问的基类属性和方法，除非对象当前处于处理状态。

protected Context CurrentContext

    get
    
        this.ThrowIfNotProcessing();
        return this.context;
    


protected void SomeAction()

    this.ThrowIfNotProcessing();

    // do something important

虽然我最初是使用Monitor.Enter 和相关函数，但这并不能阻止同线程重入（在原始线程上多次调用BeginProcess）。

【问题讨论】：

既然您已经throw if the lock is already acquired 并且不想等待当前处理完成：为什么不只是throw if current context is not null？

【参考方案1】：

.NET 中有一个不可重入的同步对象，您正在寻找一个信号量。

在你承诺之前，一定要把你的鸭子排成一排，问问自己，BeginProcess() 怎么可能在同一个线程上再次被调用。这是非常非常不寻常的，您的代码必须可重入才能发生。这通常只会发生在具有调度程序循环的线程上，GUI 应用程序的 UI 线程就是一个常见的例子。如果这确实可行并且您实际上使用了信号量，那么您也将处理后果，您的代码将死锁。因为它递归到 BeginProcess 并在信号量上停止。因此永远不会完成，也永远无法调用 EndProcess()。 Monitor 和 Mutex 可重入是有充分理由的 :)

【讨论】：

你提出了好点；其主要功能是确保调用BeginProcess 的基础架构代码正确执行。 “一个好的程序员在穿过一条单行道之前会左右两边看。”我不会让信号量阻塞（我会以零超时调用WaitOne）并检查返回值以决定是否抛出。这将防止出现死锁情况。

这个答案有经验！

【参考方案2】：

您可以使用 .NET Framework 2.0 附带的 Semaphore 类。

信号量的一个很好的用途是同步有限数量的资源。在您的情况下，您似乎拥有想要在消费者之间共享的资源，例如 Context。

您可以创建一个信号量来管理以下资源：

var resourceManager = new Semaphore(0, 10);

然后在BeginProcess 方法中等待资源可用：

resourceManager.WaitOne();

最后使用 EndProcess 方法释放资源：

resourceManager.Release();

这是一个good blog，关于在像您这样的情况下使用信号量：

https://web.archive.org/web/20121207180440/http://www.dijksterhuis.org/using-semaphores-in-c/

【讨论】：

您提供的链接已损坏！

【参考方案3】：

Interlocked 类可用于退出方法的线程安全解决方案，而不是在进行重入调用时进行阻塞。像 Vlad Gonchar 解决方案，但线程安全。

    private int refreshCount = 0;
    private void Refresh()
    
      if (Interlocked.Increment(ref refreshCount) != 1) return;
        
      try
      
        // do something here
      
      finally
      
        Interlocked.Decrement(ref refreshCount);
      
    

【参考方案4】：

有一种非常简单的方法可以防止重入（在一个线程上）：

private bool bRefresh = false;
private void Refresh()

  if (bRefresh) return;
  bRefresh = true;
  try
  
    // do something here
  
  finally
  
    bRefresh = false;
  

【讨论】：

这绝对不会阻止重入。

它不会阻止它，因为if (bRefresh) return; 和bRefresh = true; 不是原子操作，所以当bRefresh 为false 时，多个线程可以评估条件，跳过return 然后继续将其设置为 true 并完成剩下的工作。

@Mike 当然它确实 防止重新进入——它只是不是线程安全的。这两个概念完全不相关——访问同一资源的两个线程与重入无关。如果您需要防止来自多个线程的重入和同时访问，则需要结合这两种方法或使用同时考虑这两种方法的原语。