C#线程无需锁定生产者或消费者

Question

TLDR; 版本的主要问题:

1. 使用线程时,使用1个线程读取列表的内容是安全的,而另一个写入它,只要您不删除列表内容(reoganize order)并且只在新对象完全添加后读取新对象

2. 当一个线程将Int从"旧值"更新为"新值"时,是否存在风险,如果另一个线程读取此Int,则返回的值既不是"旧值"也不是"新值"

3. 一个线程是否有可能在忙碌时"跳过"一个关键区域,而不是只是进入睡眠状态并等待区域释放？

我有2段代码在单独的线程中运行,我想让一个代码作为另一个的生产者.我不希望任何一个线程在等待访问时"休眠",而是在其他线程正在访问它时在其内部代码中跳过.

我最初的计划是通过这种方法共享数据(一旦计数器足够高,切换到辅助列表以避免溢出).

---

我原来想要的伪流程代码.

Producer
{
Int counterProducer;
bufferedObject newlyProducedObject;
List <buffered_Object> objectsProducer;
    while(true) 
    {
        <Do stuff until a new product is created and added to newlyProducedObject>;
        objectsProducer.add(newlyProducedObject_Object);
        counterProducer++
    }
}


Consumer
{
Int counterConsumer;
Producer objectProducer; (contains reference to Producer class)
List <buffered_Object> personalQueue
    while(true)
        <Do useful work, such as working on personal queue, and polish nails if no personal queue>
        //get all outstanding requests and move to personal queue
        while (counterConsumer < objectProducer.GetcounterProducer())
        {
            personalQueue.add(objectProducer.GetItem(counterconsumer+1));
            counterConsumer++;
        }
}

---

看看这个,乍看之下一切都很好看,我知道我不会从队列中检索一半构造的产品,所以即使线程切换出现,列表的状态也不会成为问题.制作人正在添加一个新对象.这个假设是正确的,还是会有问题？(我的猜测是,消费者要求列表中的特定位置,并且新对象被添加到最后,并且永远不会删除对象,这不会是一个问题)

但引起我注意的是,当"counterProducer ++"成为"counterProducer ++"时,会出现类似的问题,即"counterProducer"处于未知值吗？这会导致临时值为"null"还是某个未知值？这会是一个潜在的问题吗？

我的目标是在等待互斥锁时两个线程都没有锁定,而是继续它们的循环,这就是为什么我首先完成上面的操作,因为没有锁定.

如果列表的使用会导致问题,我的解决方法是制作链表实现,并在两个类之间共享,仍使用计数器查看是否已添加新工作并在personalQueue移动时保留最后位置东西到个人队列.生产者添加新链接,消费者读取它们,然后删除以前的链接.(列表上没有计数器,只有外部计数器才能知道添加和删除了多少)

---

替代伪代码,以避免counterConsumer ++风险(需要帮助).

Producer
{
Int publicCounterProducer;
Int privateCounterProducer;
bufferedObject newlyProducedObject;
List <buffered_Object> objectsProducer;
    while(true) 
    {
        <Do stuff until a new product is created and added to newlyProducedObject>;
        objectsProducer.add(newlyProducedObject_Object);
        privateCounterProducer++
        <Need Help: Some code that updates the publicCounterProducer to the privateCounterProducer if that variable is not 

locked, else skips ahead, and the counter will get updated at next pass, at some point the consumer must be done reading stuff, and 

new stuff is prepared already>      
    }
}


Consumer
{
Int counterConsumer;
Producer objectProducer; (contains reference to Producer class)
List <buffered_Object> personalQueue
    while(true)
        <Do useful work, such as working on personal queue, and polish nails if no personal queue>
        //get all outstanding requests and move to personal queue
        <Need Help: tries to read the publicProducerCounter and set readProducerCounter to this, else skips this code>
        while (counterConsumer < readProducerCounter)
        {
            personalQueue.add(objectProducer.GetItem(counterconsumer+1));
            counterConsumer++;
        }
}

---

因此,代码的第二部分中的目标,并且我无法弄清楚如何对此进行编码,是为了使两个类不等待另一个类,以防另一个类处于更新publicCounterProducer的"关键区域".如果我读取锁定功能正确,线程将进入休眠状态等待释放,这不是我想要的.可能最终不得不使用它,在这种情况下,第一个伪代码会这样做,并且只是在获取值时设置"锁定".

希望你能帮助我解决我的许多问题.

Answer 1

1. 不,这不安全..Add在List添加对象之后,但在List更新内部数据结构之前,可以发生上下文切换.

2. 如果是int32,或者如果是,int64并且您在x64进程中运行,则没有风险.但如果您有任何疑问,请使用该Interlocked课程.

3. 是的,您可以使用信号量,当需要进入关键区域时,请使用超时的WaitOne重载.传递超时0.如果WaitOne返回true,则表示您已成功获取锁定并可以输入.如果它返回false,那么你没有获得锁,不应该输入.

您应该真正查看System.Collections.Concurrent命名空间.特别是,看看BlockingCollection.它有一堆Try*操作符,可以用来添加/删除集合中的项目而不会阻塞.