线程安全的通用字段

Question

我有一个通用字段和一个封装它的属性:

T item;

public T Item
{
    get { return item; }
    set { item = value; }
}

问题是这个属性可以从一个线程写入并同时从多个线程读取.如果T是a struct,或者long,读者可能得到的结果是旧的价值和新的价值.我怎么能防止这种情况？

我尝试过使用volatile,但这是不可能的:

易失性字段不能是"T"类型.

由于这是一个更简单的代码,我已经编写过了,所以ConcurrentQueue<T>我也想过在这里使用它:

ConcurrentQueue<T> item;

public T Item
{
    get
    {
        T result;
        item.TryPeek(out result);
        return item;
    }

    set
    {
        item.TryEnqueue(value);
        T ignored;
        item.TryDequeue(out ignored);
    }
}

这可行,但在我看来,这是一个过于简单的解决方案.

性能很重要,因此,如果可能,应避免锁定.

如果a set同时发生get,我不关心是get返回旧值还是新值.

Answer 1

这完全取决于类型T。

如果您能够施加class限制，T那么在这种特殊情况下您不需要执行任何操作。 引用分配是原子的。这意味着您不能对基础变量进行部分或损坏的写入。

阅读也是如此。您将无法阅读部分编写的参考文献。

如果T是一个结构，那么只有以下结构可以被原子地读取/分配（根据 C# 规范的第 12.5 节，强调我的，也证明了上述声明的合理性）：

以下数据类型的读取和写入应是原子的：bool、char、byte、sbyte、short、ushort、uint、int、float 和引用类型。此外，对前面列表中的基础类型的枚举类型的读取和写入也应该是原子的。其他类型（包括 long、ulong、double 和decimal）以及用户定义类型的读取和写入不需要是原子的。除了为此目的而设计的库函数之外，不保证原子读取-修改-写入，例如在递增或递减的情况下。

因此，如果您所做的只是尝试读/写，并且满足上述条件之一，那么您不必执行任何操作（但这意味着您还必须对 type 施加约束T）。

如果您不能保证 的约束T，那么您将不得不诉诸类似lock语句的方式来同步访问（对于前面提到的读取和写入）。

如果您发现使用lock语句（实际上是Monitor类）会降低性能，那么您可以使用SpinLock结构Monitor，因为它旨在帮助处理过于繁重的地方：

T item;

SpinLock sl = new SpinLock();

public T Item
{
    get 
    { 
        bool lockTaken = false;

        try
        {
            sl.Enter(ref lockTaken);
            return item; 
        }
        finally
        {
            if (lockTaken) sl.Exit();
        }
    }
    set 
    {
        bool lockTaken = false;

        try
        {
            sl.Enter(ref lockTaken);
            item = value;
        }
        finally
        {
            if (lockTaken) sl.Exit();
        }
    }
}

但要小心，如果等待时间过长，性能SpinLock可能会下降，并且会与类相同Monitor；当然，考虑到您使用的是简单的赋值/读取，它不应该花费太长时间（除非您使用的结构由于复制语义而尺寸很大）。

当然，您应该自己测试一下您预测将使用此类的情况，并查看哪种方法最适合您（lock或SpinLock结构）。