如何安全地使用在任意线程上进行回调的库答案

【问题标题】：How to safely use a library that makes callbacks on arbitrary threads如何安全地使用在任意线程上进行回调的库
【发布时间】：2010-09-23 14:44:39
【问题描述】：

我有一个类似这样的 API 库：

public class Library : IDisposable
{
    public Library(Action callback);
    public string Query();
    public void Dispose();
}

在我实例化库之后，它可能随时在任何线程上调用我传递给它的回调。该回调需要调用 Query 来完成有用的工作。库只会在释放后停止调用我的回调，但如果回调在主线程调用 Dispose 后尝试调用 Query，则会发生坏事。

我确实希望允许回调同时在多个线程上运行。没关系。但是我们需要确保调用 Dispose 时不会运行任何回调。我认为 ReaderWriterLockSlim 可能是合适的——你需要写锁来调用 Dispose，而回调需要读锁来调用 Query。这里的问题是 ReaderWriterLockSlim 是 IDisposable，我认为处置它永远不会安全 - 我永远不知道没有一个回调在飞行中根本没有达到获取读取的地步 -还没有锁定。

我该怎么办？看起来 ReaderWriterLock 不是 IDisposable，但它自己的文档说您应该改用 ReaderWriterLockSlim。我可以尝试只用“lock”关键字做一些等效的事情，但这听起来很浪费而且很容易搞砸。

PS - 如果您认为是这种情况，请随意说库 API 不好。我个人更喜欢它保证 Dispose 会阻塞，直到所有回调完成。

【问题讨论】：

lib API 是否包含 IsDisposed 属性？
不，我不这么认为。不过，我不确定它会有什么帮助。需要详细说明吗？

标签： c# multithreading thread-safety

【解决方案1】：

这听起来像是你可以用你自己的 API 包装的东西，这可以保证最后一段。

基本上，每个回调都应该自动注册它正在运行，并检查它是否仍然可以运行 - 然后立即退出（相当于永远不会被调用）或执行它的操作并取消注册它正在运行。

您的 Dispose 方法只需要阻塞，直到它发现没有任何东西在运行，自动检查是否有任何东西在运行，如果没有，则无效。

我可以想象这合理只需使用简单的锁、监视器、Wait/Pulse 方法即可完成。您的 API 包装器会将其提供的任何回调包装在另一个回调中，该回调执行所有这些操作，因此您只需将逻辑放在一个地方。

你明白我的意思吗？我现在没有时间为您实现它，但如果您愿意，我可以详细说明这些想法。

【讨论】：

一个有趣的想法，但听起来确实有足够的机会进行比赛条件。
@Jim：重点是将避免竞争条件的所有复杂性放在一个地方。您仔细编写这个包装器，其余代码可以更简单。
是的，我理解这个概念。不过，必须非常小心地完成。
我想我明白了，尽管我有一种感觉，我仍然可能会搞砸。看起来我可能不必这样做。我想我可以说服库所有者给它一个稍微安全一点的 API。
@Weeble：库所有者可能也必须仔细编写它。为什么不尝试实现它，然后在此处发布实现以供审查？

【解决方案2】：

如果您必须自己尝试，这是一个相当难以解决的问题。我将在这里描述的模式使用CountdownEvent 类作为基本同步机制。它在 .NET 4.0 中可用，或作为 .NET 3.5 的 Reactive Extensions 下载的一部分。这个类是这类问题的理想候选者，因为：

它可以保持计数。
它可以等待该计数达到零。

让我描述一下模式。我创建了一个只包含两个操作的CallbackInvoker 类。

可以使用Invoke操作同步调用回调。
它可以接收停止信号并使用FinishAndWait 操作等待确认。

Library 类创建并使用CallbackInvoker 的实例。任何时候Library 需要调用回调，它应该通过调用Invoke 方法来实现。当需要处理类时，只需从Dispose 方法调用FinishAndWait。这是有效的，因为当CountdownEvent 从FinishAndWait 发出信号时，它会以原子方式锁定TryAddCount。这就是为什么等待句柄被初始化为 1 的原因。

public class Library : IDisposable
{
    private CallbackInvoker m_CallbackInvoker;

    public Library(Action callback)
    {
        m_CallbackInvoker = new CallbackInvoker(callback);
    }

    public void Dispose()
    {
        m_CallbackInvoker.FinishAndWait();
    }

    private void DoSomethingThatInvokesCallback()
    {
        m_CallbackInvoker.Invoke();
    }

    private class CallbackInvoker
    {
        private Action m_Callback;
        private CountdownEvent m_Pending = new CountdownEvent(1);

        public CallbackInvoker(Action callback)
        {
            m_Callback = callback;
        }

        public bool Invoke()
        {
            bool acquired = false;
            try
            {
              acquired = m_Pending.TryAddCount();
              if (acquired)
              {
                  if (m_Callback != null)
                  {
                      m_Callback();
                  }
              }
            }
            finally
            {
              if (acquired) m_Pending.Signal();
            }
            return acquired;
        }

        public void FinishAndWait()
        {
            m_Pending.Signal();
            m_Pending.Wait();
        }

    }
}

【讨论】：