简单的无锁秒表

Question

根据 MSDN，Stopwatch 类实例方法对于多线程访问是不安全的。这也可以通过检查各个方法来确认。

但是，由于我只需要在代码中的几个位置使用简单的“经过时间”的计时器，我想知道它是否仍然可以无锁地完成，使用类似的东西：

public class ElapsedTimer : IElapsedTimer
{
    /// Shared (static) stopwatch instance.
    static readonly Stopwatch _stopwatch = Stopwatch.StartNew();

    /// Stopwatch offset captured at last call to Reset
    long _lastResetTime;

    /// Each instance is immediately reset when created
    public ElapsedTimer()
    { 
        Reset();
    }

    /// Resets this instance.
    public void Reset()
    {
        Interlocked.Exchange(ref _lastResetTime, _stopwatch.ElapsedMilliseconds);
    }

    /// Seconds elapsed since last reset.
    public double SecondsElapsed
    {
        get
        {
             var resetTime = Interlocked.Read(ref _lastResetTime);
             return (_stopwatch.ElapsedMilliseconds - resetTime) / 1000.0;
        }
    }
}

由于_stopwatch.ElapsedMilliseconds 基本上是对QueryPerformanceCounter 的调用，我假设从多个线程调用它是安全的？与普通的Stopwatch 不同的是，这个类基本上一直在运行，所以我不需要像Stopwatch 那样保持任何附加状态（“运行”或“停止”）。

（更新）

在@Scott 在下面的答案中提出建议后，我意识到Stopwatch 提供了一个简单的静态GetTimestamp 方法，它返回原始QueryPerformanceCounter 滴答声。也就是说，代码可以修改成这样，是线程安全的：

public class ElapsedTimer : IElapsedTimer
{
    static double Frequency = (double)Stopwatch.Frequency;

    /// Stopwatch offset for last reset
    long _lastResetTime;

    public ElapsedTimer()
    { 
        Reset();
    }

    /// Resets this instance.
    public void Reset()
    {
        // must keep in mind that GetTimestamp ticks are NOT DateTime ticks
        // (i.e. they must be divided by Stopwatch.Frequency to get seconds,
        // and Stopwatch.Frequency is hw dependent)
        Interlocked.Exchange(ref _lastResetTime, Stopwatch.GetTimestamp());
    }

    /// Seconds elapsed since last reset
    public double SecondsElapsed
    {
        get
        { 
            var resetTime = Interlocked.Read(ref _lastResetTime);
            return (Stopwatch.GetTimestamp() - resetTime) / Frequency; 
        }
    }
}

澄清一下，这段代码的想法是：

1. 拥有一种简单快速的方法来检查自某个操作/事件以来是否已过时间，
2. 如果从多个线程调用方法，则不应破坏状态，
3. 必须不受操作系统时钟更改（用户更改、NTP 同步、时区等）的影响

我会像这样使用它：

private readonly ElapsedTimer _lastCommandReceiveTime = new ElapsedTimer();

// can be invoked by multiple threads (usually threadpool)
void Port_CommandReceived(Cmd command)
{
    _lastCommandReceiveTime.Reset();
}

// also can be run from multiple threads
void DoStuff()
{
    if (_lastCommandReceiveTime.SecondsElapsed > 10)
    {
        // must do something
    }
}

Answer 1

我建议的唯一更改是使用 Interlocked.Exchange(ref _lastResetTime, _stopwatch.ElapsedTicks); 而不是毫秒，因为如果您处于高性能模式，则可以从 QueryPerformanceCounter 获得亚毫秒级的结果。

Answer 2

我建议创建Stopwatch 的多个实例，并且只在同一个线程上读取它。

我不知道您的异步代码是什么样的，但在伪代码中我会这样做：

Stopwatch watch = Stopwatch.Startnew();
DoAsyncWork((err, result) =>
{
  Console.WriteLine("Time Elapsed:" + (watch.ElapsedMilliseconds / 1000.0));
  // process results...
});

或者：

public DoAsyncWork(callback) // called asynchronously
{
  Stopwatch watch = Stopwatch.Startnew();
  // do work
  var time = watch.ElapsedMilliseconds / 1000.0;
  callback(null, new { time: time });
}

第一个示例假设 DoAsyncWork 工作在不同的线程中完成工作，然后在完成时调用回调，编组回调用者线程。

第二个例子假设调用者正在处理线程，这个函数自己完成所有的计时，将结果传回给调用者。