上章主要講排他鎖的直接使用方式。但實際當中所有都用鎖又太浪費了,或者排他鎖粒度太大了。 這一次咱們說說升級鎖和原子操做。php
目錄
1:volatile
2: Interlocked
3:ReaderWriterLockSlim
4:總結html
一:volatile編程
簡單來講: volatile關鍵字是告訴c#編譯器和JIT編譯器,不對volatile標記的字段作任何的緩存。確保字段讀寫都是原子操做,最新值。c#
這不就是鎖嗎? 其這貨它根本不是鎖, 它的原子操做是基於CPU自己的,非阻塞的。 由於32位CPU執行賦值指令,數據傳輸最大寬度4個字節。緩存
因此只要在4個字節如下讀寫操做的,32位CPU都是原子操做。volatile 它就是利用這個特性來的。多線程
好殘酷的事實?否則,微軟大法這樣是爲了提升JIT性能效率,對有些數據進行緩存了(多線程下)。併發
看上面的例子,咱們定義8個字節長度score2就不行了。 由於8個字節,32位CPU就分紅2個指令執行了。天然就沒法保證原子操做了。函數
這麼細節的,忘了怎麼辦,那豈不是坑人啊。 因而微軟大法直接一棍子打死,限制4個字節如下的類型字段才能用volatile,具體什麼、看msdn吧。高併發
那今天我知道了。我編譯平臺改爲64位上,只在64位CPU用volatile int64,行不行? 不行,編譯器報錯。說了一棍子打死了。。性能
(^._.^)ノ 好吧,其實能夠用IntPtr這個。
volatile多數狀況下頗有用處的,畢竟鎖的性能開銷仍是很大的。咱們能夠把當成輕量級的鎖,根據具體場景合理使用,能提升很多程序性能。
線程中的Thread.VolatileRead 和Thread.VolatileWrite 就是volatile的複雜版。
二:Interlocked
MSDN 描述:爲多個線程共享的變量提供原子操做。主要函數以下:
Interlocked.Increment 原子操做,遞增指定變量的值並存儲結果。
Interlocked.Decrement 原子操做,遞減指定變量的值並存儲結果。
Interlocked.Add 原子操做,添加兩個整數並用二者的和替換第一個整數
Interlocked.CompareExchange(ref a, b, c); 原子操做,a參數和c參數比較, 相等b替換a,不相等不替換。
基本用法就很少說了。直接來段CLR via C# interlock anything的例子:
//高併發下,線程被搶佔狀況下,target值會發生改變。
//target startVal相等說明沒改變。desiredVal 直接替換。
currentVal = Interlocked.CompareExchange(ref target, desiredVal, startVal);
} while (startVal != currentVal); //不相等說明,target值已經被其餘線程改動。自旋繼續。
return desiredVal;
}
三:ReaderWriterLockSlim
假如咱們有份緩存數據A,若是每次都無論任何操做lock一下,那麼個人這份緩存A就永遠只能單線程讀寫了, 這在Web高併發下是不能忍受的。
那有沒有一種辦法我只在寫入時進入獨佔鎖呢,讀操做時不限制線程數量呢?答案就是咱們的ReaderWriterLockSlim主角,讀寫鎖。
ReaderWriterLockSlim 其中一種鎖EnterUpgradeableReadLock最關鍵 便可升級鎖。
它呢容許你先進入讀鎖,發現緩存A不同了, 再進入寫鎖,寫入後退回讀鎖模式。
ps: 這裏注意下net 3.5以前有個ReaderWriterLock 性能較差。推薦使用升級版的 ReaderWriterLockSlim 。
LockRecursionPolicy.NoRecursion 不支持,發現遞歸會拋異常。
LockRecursionPolicy.SupportsRecursion 即支持遞歸模式,線程鎖中繼續在使用鎖。
這種模式極易容易死鎖,好比讀鎖裏面使用寫鎖。
下面是直接拿msdn的緩存例子了,加了簡單註釋。
public string Read(int key)
{
//進入讀鎖,容許其餘全部的讀線程,寫入線程被阻塞。
cacheLock.EnterReadLock();
try
{
return innerCache[key];
}
finally
{
cacheLock.ExitReadLock();
}
}
public void Add(int key, string value)
{
//進入寫鎖,其餘全部訪問操做的線程都被阻塞。即寫獨佔鎖。
cacheLock.EnterWriteLock();
try
{
innerCache.Add(key, value);
}
finally
{
cacheLock.ExitWriteLock();
}
}
public bool AddWithTimeout(int key, string value, int timeout)
{
//超時設置,若是在超時時間內,其餘寫鎖還不釋放,就放棄操做。
if (cacheLock.TryEnterWriteLock(timeout))
{
try
{
innerCache.Add(key, value);
}
finally
{
cacheLock.ExitWriteLock();
}
return true;
}
else
{
return false;
}
}
public AddOrUpdateStatus AddOrUpdate(int key, string value)
{
//進入升級鎖。 同時只能有一個可升級鎖線程。寫鎖,升級鎖都被阻塞,但容許其餘讀取數據的線程。
cacheLock.EnterUpgradeableReadLock();
try
{
string result = null;
if (innerCache.TryGetValue(key, out result))
{
if (result == value)
{
return AddOrUpdateStatus.Unchanged;
}
else
{
//升級成寫鎖,其餘全部線程都被阻塞。
cacheLock.EnterWriteLock();
try
{
innerCache[key] = value;
}
finally
{
//退出寫鎖,容許其餘讀線程。
cacheLock.ExitWriteLock();
}
return AddOrUpdateStatus.Updated;
}
}
else
{
cacheLock.EnterWriteLock();
try
{
innerCache.Add(key, value);
}
finally
{
cacheLock.ExitWriteLock();
}
return AddOrUpdateStatus.Added;
}
}
finally
{
//退出升級鎖。
cacheLock.ExitUpgradeableReadLock();
}
}
public enum AddOrUpdateStatus
{
Added,
Updated,
Unchanged
};
}
四:總結
多線程實際開發當中,每每測試沒問題,一到生產環境,併發高了就容易出問題, 必定注意。
本文參考CLR via C#。