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浅谈C#ReaderWriterLock

前一阵在一个project中使用了C# ReaderWriterLock,发现了两个问题:

Performance非常差

UpgradeToWriterLock并不是atomic的从ReaderLock转换到WriterLock,而是等同于"lock.ReleaseReaderLock(); lock.AcquireWriterLock();".这样的semantics有一定的迷惑性,我开始的时候也认为这个operation是 atomic的,等出现bug并debug了很久才发现原来如此。不过经过认真的思考,发现这其实不是。NET designer的错,根本没办法把这个operation设计成atomic的。原因如下:

很多个thread同时acquire到了ReaderLock,

他们都call UpgradeToWriterLock,如果这个operation是atomic的,那么没有哪个thread能upgrade成功。

后来我干脆不用C# ReaderWriterLock了,直接换成了LockFree的方法。在C#中实现LockFree其实是很简单的,因为有了Garbage Collection,

code:

 
 
 
  1. class LockFreeDictionary, Value>{
  2. private Dictionary, Value> m_dict = new Dictionary, Value>();
  3. public Value Lookup(Key key){
  4. return m_dict[key];
  5. }
  6. public void Update(Key key, Value value){
  7. Dictionary, Value> newDict = null;
  8. Dictionary, Value> oldDict = null;
  9. do{
  10. oldDict = m_dict;
  11. newnewDict = new Dictionary, Value>(oldDict);
  12. newDict[key] = value;
  13. }
  14. while (Interlocked.CompareExchange, Value>>
    (ref m_dict, newDict, oldDict) != oldDict);
  15. }
  16. }

第16行 ,保持参照原有Dictionary物件,

第17行,建造一个新的字典对象的基础上原有的物件。为oldDict ,这一步是只读的,而且不需要锁,

第18行,执行更新操作后,新建造的对象,

第19行,请尝试更换新的对象到原来的1 。如果返回值Interlocked.CompareExchange操作不等于oldDict ,这意味着在此做,而块executation ,有另一个线程改变m_dict 。在这种情况下,我们需要做更新一次。

换出的对象( oldDict )可以收集到的垃圾收集。

如果我们想用LockFree数据结构C++中,还有另一种技术称为危害指针。这是在IBM的研究论文。

不过不是什么情况都可以使用这种LockFreeDictionary的,,不然你会得到相反的效果(performance很差),这里的scenario是read非常多,write非常少。 不过这种情况也挺常见的。

这种方法的好处是在Lookup的时候没有任何lock,从而极大的提高了performance.(我的project里面比C# ReaderWriterLock提高了2000倍,)

对LockFree有研究的或者有兴趣的可以留言大家讨论讨论


文章名称:浅谈C#ReaderWriterLock
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